Кроквяна ферма: класифікація, вибір схеми, розрахунок, виготовлення та монтаж
Щоб дах був надійною конструкцією, він повинен мати міцну основу. Домогтися цього шляхом монтажу тільки одних крокв не завжди вдається. Підвищити надійність допомагає кроквяна ферма, яка ідеально підходить для перекриття навіть 30-метрових дахів. Розглянемо, що вона є. Розповімо про класифікацію, вибір її схеми, особливості вузлів і використовувані матеріали. Читайте та дізнаєтеся, як розраховуються, виготовляються та монтуються ферми.
Загальні відомості
Дах без міцного каркаса не може мати високу надійність. Саме наявність ферми забезпечує потрібну надійність. При будівництві даху можуть створюватися кроквяні, і навіть підкроквяні. Від їх якості залежить міцність покрівлі. Конструкції повинні мати стійкість до впливу вітру, снігу та інших опадів. Вони мають витримувати вагу покривного матеріалу покрівлі.
Отже, що таке ферма у будівництві – це жорстка конструкція, яка створюється під час монтажу покрівлі зі схилами. Після зведення навантаження з даху рівномірно розподіляється по опорних стінах.
Раніше ферми з пиломатеріалу використовувалися повсюдно при будівництві мостових конструкцій. Однак на деревину негативно впливають опади. Крім того, її ушкоджують різні комахи навіть після обробки спеціальними просочення. Тому такі конструкції з деревини зараз використовують лише при будівництві дахів. З них формують основи.
На замітку! При зведенні приватних будинків іноді дерев'яна ферма може застосовуватися як балка міжповерхового перекриття.
Класифікація ферм
Насамперед ферми класифікуються за призначенням. Їх конструкція може включати навісні або висячі крокви. Перший варіант є розпірними конструкціями. Покрівлі крокви дозволяють сформувати перекриття довжиною максимум 18 м.
Ферми з висить елементами включають кілька вузлів. Тому конструкції можуть мати різне виконання. Їх навіть створюють асиметричними. При можливості краще як основу для даху застосовувати саме ферми, у яких висячі крокви. Якщо конструкція матиме суттєву довжину, тоді обов'язково монтують додаткові розпірки, які дозволять зробити більш міцний дах.
Перелічені види ферм відрізняються один від одного не тільки кроквами. Вони також виготовляються різної форми. Іншими словами, конструкції відрізняються одна від одної обрисом поясів, на яких закріплюються всі інші елементи даху.
Розрізняються ферми формою так:
- Ферми, у яких пояси є паралельними між собою. Такі конструкції часто використовуються як міжповерхові перекриття. Їх також застосовують, коли виконують будівництво дахів, які мають маленький кут ската.
- Ферми трикутної форми. Ці конструкції створюють для приватних малоповерхових будівель. Каркас таких ферм складається з кількох трикутників. Вони часто сполучаються між собою дерев'яними брусками.
- Ферми трапецієподібної форми або з кривим верхнім поясом. Вони рідко використовуються під час будівництва дахів, тому що відрізняються складною конструкцією.
- Прямокутні ферми. Їх створюють, коли необхідно збудувати покрівлю з незначним ухилом.
Усі види ферм у будівництві забезпечують необхідний запас міцності даху. Однак його формування здійснюється з урахуванням довжини конструкції. Якщо дах короткий, тоді переважно створюють конструкції трикутної форми. Трапецієподібна ферма – це найскладніший варіант. Він може створюватися при будівництві, наприклад, довгих та несиметричних дахів. Часто під час зведення будинків доводиться імпровізувати та виготовляти нестандартні конструкції.
Матеріали виготовлення
Дерево не єдиний матеріал, з якого виготовляють ферми. Їх ще виготовляють із сталі. Адже металеві конструкції теж часто використовують у приватному будівництві, коли дах покривають листовим прокатом.
Сталеві ферми кроквяні виготовляють не тільки на місці будівництва будинку, а й у заводських умовах. Підприємства випускають конструкції із уніфікованими розмірами. Довжина таких конструкцій становить 18, 24, 30 та 36 м.
Металеві ферми створюються із сталевих куточків та профільованих труб із прямокутним та квадратним перетином. Усі елементи зварюються між собою. Для їх виготовлення також використовують таврові широкополочні балки. Фахівці вважають такі конструкції оптимальним рішенням, яке вирізняється високою надійністю.
На замітку! При великій довжині прольотів можуть застосовуватися залізобетонні ферми. Цей різновид гратчастих конструкцій в основному використовується при будівництві одноповерхових будівель.
Виробники випускають залізобетонні ферми для дахів із невеликим ухилом. Виготовляються також трикутні безрозкісні конструкції та сегментні розкісні вироби. Залізобетонні ферми мають високу міцність і велику вагу. Тому при їх монтажі завжди використовують будівельну спецтехніку.
Незважаючи на можливість використання металевих та залізобетонних конструкцій, найчастіше застосовують дерев'яні ферми перекриття при будівництві приватних будинків. В основному їх виготовляють із брусів. Якщо на конструкцію впливають великі навантаження у вертикальному напрямку, вона може бути створена з широкої дошки. Конкретний матеріал для виготовлення ферми вибирається в залежності від виділеного бюджету на будівництво та необхідної міцності підсумкового виробу.
Існують також інші варіанти ферм:
- Комбіновані конструкції зі сталевою основою та дерев'яними іншими частинами, що використовуються для закріплення дуже важких елементів. Застосування двох різних матеріалів дозволяє зменшити загальну вагу ферми. При цьому її міцність залишається на колишньому рівні.
- Конструкції з фанерних труб, що відрізняються маленькою вагою. Вони навіть легші за вироби з дощок. Однак ферми із фанерних труб не відрізняються високою міцністю.
- Конструкції зі склопластику та дерева – дуже рідкісний варіант. Однак його перевагою є невелика вага і високі характеристики міцності.
Будь-яка ферма – будівельна конструкція, використання якої дозволяє не встановлювати додаткові опори, якщо перекривається великий проліт. Адже такий виріб має високу жорсткість, міцність і надійність. Якщо конструкція виготовляється з дерева, її збірку можна здійснити на землі, а потім підняти на потрібний рівень будинку навіть без використання спецтехніки.
Крім того, ферми не прогинаються. Їхню несуттєву деформацію можна визначити, якщо скористатися спеціальним інструментом. Крім цього, усередині конструкцій зручно прокладати інженерні комунікації вдома.
Важливо! Ферма - конструкція, яка завжди має виготовлятися з високою точністю. Винятково так вдасться забезпечити міцну основу даху. Тому рекомендується звертатися за допомогою до професіоналів, які добре знають всі тонкощі створення таких конструкцій.
Вибір схеми ферми
Зазвичай форма ферми вибирається ще стадії проектування будинку. Під час вирішення цього питання враховують:
- ухил даху;
- спосіб з'єднання окремих елементів конструкції;
- використовуваний покривний покрівельний матеріал;
- наявність або відсутність у будинку стельового перекриття між поверхом та горищним простором.
Так, якщо виконується будівництво будівлі з плоскою покрівлею, яка оброблятиметься легкими рулонними матеріалами, тоді частіше створюють або монтують заводські прямокутні або трапецієподібні конструкції. Трикутна ферма в потрібній кількості встановлюється, коли необхідно звести дах із крутими схилами. При цьому для її покриття можна використовувати важкі покривні матеріали.
Важливо! Висота прямокутної ферми визначається за формулою 1/6*L, у ній L – це довжина виробу. При обчисленні цього параметра у конструкції з трикутною формою використовують 1/5*L.
Трикутні вироби часто застосовуються при зведенні приватних житлових будівель. Такі ферми дозволяють збудувати скатні дахи. При цьому вони можуть мати різні кути нахилу.
На замітку! Ферма матиме максимальну надійність, якщо її нижній і верхній пояс зміцнити додатковими зв'язками. Для цього використовують дошки, які закріплюються в одній площині із середнім опорним елементом.
Особливості нескладних ферм у вигляді трикутника
Довжина прольоту будинку впливає, як буде виконана розкладка крокв. При визначенні форми конструкції враховують наявність або відсутність додаткових опор у вигляді внутрішніх стін. Якщо споруда їх немає, а довжина прольоту не більше 6 м, тоді монтують просту ферму. Адже вона спиратиметься виключно на зовнішні стіни.
Важливо! До складу ферми у вигляді трикутника входить дві крокви. Конструкція також має підкоси у кількості 2 штук та затяжку.
Якщо довжина прольоту перевищує 6 м, обов'язково додатково створюється опорна конструкція по центру ферми. Крім того, монтується ще кілька підкосів, а затяжки закріплюють посередині кроквяних ніг. Дане виконання дозволяє безперешкодно пересуватися по горищному простору. Адже затяжки не заважатимуть руху людей.
Важливо! Опорна балка, яку використовують для жорсткого або шарнірного з'єднання вертикально розташованих деталей, є ригелем.
Кроквяні ферми дерев'яні з ригельним елементом встановлюються виключно на стінах з високою міцністю. Крім цього, вони повинні бути пов'язані між собою балками перекриття. Причиною такого використання ферм є дія в конструкціях напруги розпірної. Воно виникає через вигин кроквяних елементів у точках, де закріплюється ригель.
Корисне відео
Опори та вузли ферм
Кроквяні системи спирають не на стіни будинку, а на спеціальний брус. Він поступово розподіляє навантаження. Тому вона діє не точково на стіну, де з нею стикається кожна кроквяна нога.
Спеціальний брус називається мауерлатом. Він не використовується при будівництві даху, якщо стіни будинку створені з колод. Його функцію виконує верхній вінець. Якщо біля будинку цегляні стіни, тоді під час зведення покрівлі обов'язково монтуються підкроквяні ферми. З їх допомогою здійснюється рівномірна передача навантажень на стіни будівлі, що несуть. Як такі конструкції можуть використовуватися ферми з металу. Адже вони мають найбільшу міцність.
Кожна будівельна ферма складається з вузлів. Вони є місцями, де з'єднуються мінімум два елементи. Вузли є слабкими ділянками конструкцій. Їх обов'язково збирають без проміжків. Інакше ферма не матиме необхідного рівня жорсткості.
До вузлів належить:
- місця, де кроквяні ноги спираються на мауерлат;
- точки кріплення додаткових посилювальних елементів;
- місця з'єднання двох крокв за необхідності збільшення їх довжини.
Елементи ферми поєднуються між собою різними способами. Є можливість виконати ковзний або твердий вузол. При створенні другого варіанта необхідно враховувати, що дереву властиво розширюватись та стискатися залежно від погоди. Тому при твердому кріпленні дерев'яні елементи можуть деформуватися.
За такого варіанта деталі намертво з'єднуються між собою. Тому для ферм використовують пиломатеріал, виготовлений виключно з високоякісної деревини. Додатково його обов'язково обробляють спеціальними водовідштовхувальними складами. Якщо для жорсткого стикування використовують елементи з неякісного пиломатеріалу, з'єднання може розірватися в результаті деформації деталей. Такий варіант виконують шляхом врубки, глибина якої має перевищувати 1/3 висоти деталі. Жорстко стикуватися елементи можуть також шляхом нашивки підпірних брусків на кроквяні ноги.
Несучі стіни будинку сприймають усі навантаження, що діють на дах. Тому вони повинні мати посилену конструкцію. При цьому рекомендується покривати дах дуже легким матеріалом.
Важливо! Ковзаючі вузли створюють виключно при монтажі наслонних кроквяних ніг.
Особливості розрахунку дахових ферм
Навантаження, що діють на покрівлю, обов'язково враховують, коли визначають форму і розраховують дерев'яну ферму. Без цього не вдасться створити надійну конструкцію. Навантаження, що діють на дах, ділять умовно на три категорії:
- Тимчасові навантаження, що виникають через скупчення снігової маси, вплив вітру, пересування людей під час виконання будь-яких робіт.
- Постійні навантаження, причиною появи яких є вага матеріалів, що використовуються покриття конструкції.
- Особливі навантаження, включаючи сили, що у результаті рух пластів Землі.
Для розрахунку навантаження від снігу застосовують формулу S = Sg * μ. Для визначення Sg використовують спеціальні таблиці та карти. Вони зазначені величини снігового навантаження для конкретних регіонів. Вони мають умовні значення. При визначенні коефіцієнта враховують кут нахилу конструкції.
Розрахунок вітрового навантаження також має свої нюанси. При її визначенні враховують:
- висоту будинку;
- нормативне значення навантаження від вітру конкретного регіону;
- місце, де зводиться споруда (відкрита територія чи ділянка між будинками).
Важливо! Розрахунок ферм мають виконувати виключно фахівці. Адже їм добре відомі усі нюанси проектування. Допомога професіоналів дозволить уникнути помилок.
Корисне відео
Виготовлення та збирання ферм
Раніше ферми з дерева для дахів здебільшого виготовляли на будівельному майданчику. Зараз багато домовласників віддають перевагу заводським конструкціям. Їхнє виготовлення здійснюється при використанні спеціального обладнання. Це монтажно-пресові пристрої.
Заводські конструкції завжди збирають із елементів, які попередньо захищають спеціальними складами. Такі речовини запобігають гниття деревини. Після обробки дерев'яні елементи стають нецікавими для комах.
Для з'єднання окремих деталей ферм можна використовувати болти. Так, з їх допомогою закріплюються зістиковані в півдерева на ковзані елементи. Для підвищення жорсткості можуть додатково використовуватися накладки з металу.
На замітку! Великою популярністю користуються спеціальні металеві пластини, які з одного боку мають зубці. Їхнє застосування дозволяє надійно зафіксувати вузол, де з'єднується кілька деталей конструкції. Адже ферма – це у будівництві даху найважливіший елемент, від якого залежить вся міцність покрівлі.
Для з'єднання окремих елементів застосовуються цвяхи. Після використання їх гострий кінець обов'язково загинають. Самонарізи теж використовуються для складання вузлів ферм. Їх нерідко застосовують разом із цвяхами.
Ферми для дахів виготовляють різною конструкцією. Це вдається зробити завдяки сучасним технологіям, що використовуються і обладнання. Тому найкращим варіантом є звернення до спеціалізованої компанії.
Корисне відео
Особливості монтажу ферм
Під час монтажних робіт обов'язково враховують певні особливості як місцевості, так і будівлі. Якщо встановлення ферм здійснюється після їх попереднього збирання на землі, тоді не завжди обходяться лише однією фізичною силою. Адже конструкції можуть мати значні розміри та вагу. Такі вироби встановлюються за допомогою будівельної спецтехніки.
Важливо! Незалежно від місця збирання завжди попередньо виконується розрахунок ферм. Цей процес здійснюється ще на стадії проектування будинку.
Під час виготовлення та монтажу враховують такі правила:
- Кроквяні ноги завжди повинні спиратися на мауерлат, який попередньо монтують зверху несучих стін.
- Якщо між опорними стінами відстань трохи більше 6 м, тоді дозволяється не закріплювати додаткові підпірки. Однак це залежить від особливостей даху.
- Стійки встановлюються вертикально. Для їхньої фіксації використовують спеціальні розкріплення.
- Спочатку завжди монтують проміжні підпірки. Тільки після цього розміщують лежні та додаткові дошки, які використовуються як підкладки.
- Якщо проліт між опорними стінами не перевищує 12 м, тоді обов'язково встановлюється хоча б одна проміжна підпірка. Коли його довжина більше 12 м, у цьому випадку підпір має бути мінімум 2 штуки.
Ферма у будівництві – це важливий несучий елемент даху. Правильно її побудувати вдається лише після ретельної розмітки. Цей процес зручно виконувати землі. Тому в більшості випадків виготовлення та збирання ферм здійснюється біля будинку або у заводських цехах. Тільки після цього вони піднімаються та закріплюються на будівлі. При цьому зазвичай спочатку виконується їхня тимчасова фіксація. Це дозволяє перевірити точність виготовлення ферм і потім здійснити капітальне кріплення конструкцій.
Корисне відео
Висновок
Ферма – це будівельна конструкція із підвищеною жорсткістю. Її виготовляють із деревини, сталі, залізобетону і навіть у комбінованому виконанні. Конструкція може мати висячі та похилені кроквяні ноги. Такі вироби виготовляють з кривим верхнім або паралельними поясами. Вони можуть мати форму у вигляді трикутника, трапеції чи прямокутника.
У вузлах конструкції стикується щонайменше 2 елементи. Часто виконується їхнє жорстке кріплення. Ковзаючі вузли створюються тільки при монтажі наслонних крокв. Схема ферми підбирається з урахуванням способу з'єднання деталей, ухилу даху, використовуваного покрівельного матеріалу.
Розрахунок конструкцій здійснюється після визначення вітрового та снігового навантаження. Монтаж ферм з дерева на будинку виконується в основному після їх збирання на землі при використанні цвяхів, шурупів, зубчастих пластин з металу.
