Ферма з куточка: опис, конструкція, монтаж, функції, фото

Основною перевагою сталевих каркасів дахів, в порівнянні з брущатими, є міцність і довговічність. Метал, звичайно ж, здатний витримувати набагато більші навантаження, ніж дерево. Основним недоліком таких ферм є перш за все їх висока вартість і деяка складність у монтажі. У приватному будівництві конструкції такого типу використовуються вкрай рідко. В основному вони монтуються при зведенні різного роду виробничих, складських і господарських будівель великої площі. В особистих господарствах такі ферми з куточка зварюють зазвичай тільки при складанні яких-небудь малих металевих архітектурних споруд, приміром, альтанок або навісів.

Що собою являють

Основними елементами конструкції металевої ферми є:

верхній пояс;

нижній пояс;

розташована між ними грати.

Скріплюватися елементи таких кроквяних систем можуть шляхом зварювання, болтами або заклепками. Розрізняють вузли ферм з куточків і труби з безпосереднім примиканням і на фасонках. Верхній і нижній пояси таких металевих опорних конструкцій можуть збиратися, наприклад, з профільованої труби. При монтажі каркаса покрівель великих виробничих будівель з цією метою в деяких випадках використовуються також і більш міцні швелера.


Куточки для зведення опорних конструкцій покрівель також застосовуються досить часто. Іноді ферми збирають з одиночних металовиробів цього типу. Але в більшості випадків пояса монтують зі сполучених тавром куточків. Це дозволяє збирати набагато більше міцні конструкції. Для зварювання верхнього пояса таких систем належить використовувати куточки з різною шириною полиць. Для нижньої ж стяжки ферми з парних кутиків беруть рівносторонній в передній площині матеріал. Така технологія дозволяє збирати найбільш міцні і довговічні конструкції. У верхньому поясі в даному випадку куточки з'єднуються по меншій стороні. Вузли ферм з парних кутиків проектують на фасонках. Стержні решітки до останніх прикріплюють фланговими швами. Самі фасонки заводять за куточки. В цьому випадку вузол виходить найбільш надійним. Елементами решітки ферм з куточка є:

стійки, розташовані перпендикулярно осі;

підкоси, монтовані під кутом;

шпренгели або допоміжні підкоси.

Збирається ця частина металевої конструкції кроквяної системи як при зведенні великих будівель, так і малих архітектурних форм, в більшості випадків з одиночного куточка. Іноді для цієї мети використовується і профільована труба невеликого перерізу.


Додатковими елементами ферм з куточка є зазвичай несуть Z-профілі, на які в подальшому кріпиться власне покрівельний матеріал. Іноді такі елементи при складанні опорної конструкції покрівлі не монтуються. При зведенні малих архітектурних форм можуть, крім усього іншого, використовуватися найпростіші ферми без поясів, що представляють собою конструкції, які формують одну площину. При виготовленні таких систем спочатку зварюється трикутна рама. Далі вона зміцнюється ребрами жорсткості і підкосами.

Найбільш поширені види ферм по конструкції

Найчастіше в якості каркасу покрівлі будівель і малих архітектурних форм використовуються металеві кроквяні системи:

трикутні;

арочні.

При будівництві будівель , альтанок і навісів у більшості випадків при цьому монтується перший тип ферм з куточка і труби. Такі конструкції можуть зварюватися як для односхилих, так і двосхилих дахів.
Арочні ферми більш складні в монтажі і обходяться дорожче. Для їх складання в приватному господарстві, крім всього іншого, доведеться придбати таке обладнання, як трубогиб. Основною перевагою таких ферм, в порівнянні з трикутними, є естетична привабливість. В приватних господарствах такі конструкції монтуються найчастіше при складанні навісів і козирків привабливою архітектури та оформлення, кованих і різьблених з покриттям з полікарбонату, гнучкої черепиці, дранки.

Які ще типи можуть монтуватися

При зведенні малих архітектурних форм і невеликих будівель збирають зазвичай саме арочні або трикутні ферми з одиночного куточка. При зведенні будівель великої площі можуть монтуватися також конструкції цього типу:

з паралельним поясом (прямокутні) — самий економічний варіант, монтуємий з ідентичних елементів;

полігональні - аналог ламаної двосхилим даху;

трапецієвидні;

сегментні — за формою схожі на арочні, але при цьому мають більш складну конструкцію.

Односхилі ферми з куточків завжди мають трикутну форму.

Види решіток

Частина конструкцій ферм, розташована між верхнім і нижнім поясом, в свою чергу, може бути:

трикутної — підкоси з'єднуються між собою без стійок;

трикутної з додатковими стійками — вертикальні елементи монтуються біля кожного підкоси;

хрестової — в передній площині нагадує ряд з прямокутників з діагоналями-підкосами;

з висхідними або низхідним розкосами;

штренгельной складної форми;

перехресній, в передній площині представляє собою ряд ромбів, збирається без використання стійок;

ромбічної, схожою на перехресну, але монтованою зі стійками;

полураскосной (лежить на боці «ялинка»).

Як скласти проект

Перед початком самостійної збірки ферми з спарених куточків, одиночних або труби слід визначитися:

з конфігурацією даху;

кутом нахилу скатів.

Кількість скатів ферми з металу може бути різним. З використанням таких конструкцій допускається зводити в тому числі і багатощипцеві складні даху. Проте в приватних господарствах найчастіше при будівництві малих архітектурних форм монтують все ж одно - або подвійні ферми. Такі конструкції прості в збірці і при цьому відрізняються надійністю.
Кут нахилу скатів покрівлі з металевої ферми визначають залежно від вітрового і снігового навантаження і деяких інших факторів. Самостійно розрахувати цей параметр для сталевих кроквяних систем за всіма правилами, на відміну від дерев'яних, без спеціальних знань складно. Тому в більшості випадків власники заміських ділянок просто знаходять типову формулу ферми тієї або іншої конструкції. Далі в неї підставляються потрібні показники.

Приклади формул

Щоб виконати розрахунок ферми з парних кутиків або одинарних, необхідно в першу чергу визначити висоту і довжину конструкції. Останній показник при цьому буде відповідати відстані, яке конструкція закриє в процесі експлуатації (ширина будівлі плюс звиси).

Оптимальна висота ферми може визначатися за такими формулами:

для полігональних, паралельних і трапецієподібних — H = 1/8 * L;

для трикутних — 1/4 * L або 1/5 * L.

Тут H — висота ферми, L — її довжина. Підкоси в решітці металевих каркасів покрівель можуть встановлюватися під кутом від 35° до 50°. При цьому оптимальним вважається значення в 45°. При використанні змонтованих таким чином підкосів опорна конструкція виходить найбільш міцною.

Розрахунок ферми з куточків арочної

У таких конструкціях необхідну довжину металовиробів для нижнього поясу визначають з використанням такої формули:

mh=піxRxax180 де mh — довжина куточка, пі=314 R-радіус кола, а-кут між радіусами окружності, проведеними до крайніх точок нижнього пояса.

Якщо довжина прольоту в малій архітектурній формі становить менше 6 метрів, замість складної ферми допускається використовувати просто одинарну або подвійну балку, зігнуту під вибраним радіусом. В цьому випадку для складання опорної конструкції покрівлі зазвичай застосовується не куток, а профільна труба.
По закінченні розрахунків при складанні проекту покрівлі належить робити креслення з зазначенням розмірів всіх елементів, кутів їх нахилу і пр. За такою схемою надалі і здійснюється збірка ферми з парних кутиків або більше простих конструкцій.

Правила монтажу

При складанні металевих ферм покрівлі своїми руками рекомендується керуватися наступними правилами:

Опорні вертикальні стійки-колони великих металевих споруд (навісів, будівель) краще робити не з одинарного куточка, а з профільної труби. Такий металопрокат відрізняється більшою міцністю. З цього ж матеріалу бажано виготовляти і стійки самих ферм. З куточків у таких конструкціях можна зробити раму і розкоси.

Кріпити між собою елементи конструкції ферми потрібно з використанням прихваток і спарених куточків.

У верхньому поясі деталі слід стикувати із застосуванням двотаврових куточків.

В нижньому поясі в сполученнях використовують рівносторонні куточки.

Для стикування основних частин ферми, що мають велику довжину, слід застосовувати накладні товсті сталеві пластини.

Для того щоб виключити можливість прогину поясів, покрівлю на металевої фермі монтують так, щоб її вага припадала на вузли ферми з куточків.

Порядок складання

Першим ділом при самостійному монтажі металевих кроквяних систем, звичайно ж, виробляють розкрій куточка та інших металевих виробів, згідно з кресленням. Далі:

збирають конструкцію ферми на землі;

ретельно перевіряють її геометрію з використанням косинця і рівня;

зварюють зібраний каркас із застосуванням накладних пластин і куточків там, де це необхідно.

Порядок складання ферми на землі зазвичай виглядає наступним чином:

укладають поздовжні труби або куточки (при парній ферми спочатку зварюють таври);

приварюють стійки;

приварюють розкоси і перемички.

На заключному етапі складання ферми перевіряють в тому числі і якість виконаних зварних швів. Конструкція, звичайно ж, повинна вийти максимально надійною. Після того, як перша ферма буде готова, приступають до складання наступної. Таким чином зварюють всі опорні елементи кроквяної системи споруди.

Збірка каркаса

Підготовлені таким чином ферми на наступному етапі піднімають на стійки або коробку будівлі. Попередньо монтують з куточка або труби верхню обв'язку споруди та опорні балки. Приварюють ферми, а далі з'єднують їх один з одним коньковим елементом і проміжними перемичками. Останні зазвичай монтують на відстані не менше 1.5 м один від одного. На заключному етапі всі конструкції ферми з металевого куточка або труби шліфують, покривають грунтовкою і фарбують. Після цього приступають власне до обшивки даху.

Вимоги в залежності від кута нахилу

Всі використовувані для зведення дахів металеві ферми умовно діляться на три категорії:

з кутом нахилу скатів від 6 до 15°;

від 15 до 22°;

від 22 до 33°.

Вважається, що дахи першого типу доцільно монтувати з використанням трапецієподібних ферм висотою від 1/7 до 1/9 довжини прольоту. Якщо у спорудженні в подальшому не передбачається підшивати стелю, розкоси у таких конструкція встановлюють у вигляді решітки трикутної форми. Для складання дахів з кутом нахилу схилу від 15 до 22° зазвичай використовуються ферми висотою в 1/7 від довжини прольоту. Це дозволяє змонтувати найбільш надійну конструкцію. Якщо необхідна більша висота (016-023 частин довжини прольоту), нижній пояс робиться ламаним. При використанні такого методу маса каркаса може бути знижена на 30%. Встановлювати ферми із сталевих куточків з ламаним нижнім поясом допускається тільки на спорудах з довжиною прольоту не більше 20 м. В іншому випадку покладається монтувати конструкції Полонсо. Для ферм з кутом нахилу ската в 22-30° зазвичай вибирають висоту 1/5 довжини прольоту. У цьому випадку конструкція вийде оптимально легкої і з неї в подальшому буде швидко стікати дощ і сходити сніг. Монтують на таких будинках зазвичай трикутні ферми з куточків. Покривають покрівлі з кутом нахилу скатів у більшості випадків шифером або металевими листами. Для довгих прольотів від 14 м найчастіше використовують ферми з спадними розкосами. Такі конструкції добре переносять значні снігові і вітрові навантаження.

Спарені ферми

Такі системи на стійки і коробки часто монтують тоді, коли довжина прольоту перевищує 10-12 м. Цілісна ферма даному випадку буде важити дуже багато. А це в свою чергу викличе труднощі з її транспортуванням та установкою на коробку. Тому для широких прольотів систему спочатку поділяють на два фрагмента, а потім нагорі з'єднують затяжками і зварюванням. При проектуванні і розрахунку парних ферм слід, крім усього іншого, враховувати той факт, що обидві їхні частини повинні бути абсолютно ідентичними. Тобто половини не повинні ділитися на ліву і праву. В іншому випадку при монтажі ферм на коробці будівлі може виникнути плутанина. При складанні таких подвійних конструкцій нагорі бажано використовувати, крім зварювання, як можна більше болтових з'єднань. У цьому випадку вузли вийдуть найбільш міцними.

Що являють собою ферми Полонсо

Такі конструкції складаються з двох трикутних частин, сполучених стяжкою. Основною перевагою таких ферм є відсутність необхідності у використанні довгих розкосів. Завдяки цьому, конструкція виходить не тільки міцною, але і легкою. Монтуються такі ферми, як вже згадувалося, на довгі прольоти. Найчастіше їх використовують при зведенні великих виробничих будівель.

Деревометаллические ферми

В цілях економії при будівництві будівель і малих архітектурних форм можуть використовуватися, крім усього іншого, об'єднані опорні конструкції. Наприклад, нижня стяжка ферми, стійки і затягування часто виконуються з труби і куточка, а верхній пояс — з дошки або бруса. Пиломатеріали для таких конструкцій вибирають добре просушені і з мінімальною кількістю сучків. Вологість бруса або дощок повинна становити не більше 12%. Перед використанням для складання комбінованих опорних конструкцій пиломатеріали, бажано підсушити додатково протягом декількох місяців. В іншому випадку через усадки деревина у готовому каркасі в подальшому може розтріснутися (метал збереже свої розміри). Для того щоб такі ферми виходили більш міцними, їх зазвичай армують. У більшості випадків для цієї мети використовують сталевий прут. Також деревометаллические ферми можуть зміцнюватися склопластиковою арматурою. Стрижні з деревиною з'єднують зазвичай з використанням епоксидного клею. При цьому арматуру пропускають всередині верхнього пояса (клеєних конструкціях).