Кроквяна ферма - вибір схеми

Основу несучої конструкції даху складають ферми, які бувають кроквяними та підкроквяними (див. фото). Від того, наскільки якісно вони виконані, залежить міцність, надійність та термін експлуатації покрівлі. Дерев'яні ферми для даху повинні витримувати не тільки вагу так званого покрівельного «пирога», а й суттєві навантаження, що є результатом впливу сильних вітрів та атмосферних опадів.

Що таке кроквяні ферми?

Кроквяна ферма являє собою жорстку конструкцію, що використовується для пристрою скатних дахів. Вона необхідна, щоб перерозподілити навантаження, яке піддається покрівлі, на стіни будівлі. Матеріали виготовлення ферм бувають різні, але найчастіше використовують деревину.

Дерев'яна ферма для даху, як на фото, виконується з дощок, бруса або лісу-кругляка (розрахунок круглого лісу в кубах - калькулятор). Щоб з'єднати в одну конструкцію всі елементи, виготовлені з бруса та колод, застосовують такий метод як врубка, а якщо задіяні дошки, то металеві кріплення – цвяхи, болти, анкери, зубчасто-кільцеві шпонки та інше.

У малоповерховому будівництві при виготовленні дерев'яних кроквяних ферм застосовують зазвичай пиломатеріали хвойних порід через їхню дешевизну і простоту підгонки. При установці кроквяних брусів треба обов'язково виключити можливість їх провисання по довжині під вагою покрівлі та власною вагою. Робиться це одним із двох способів: встановлюють середній прогін - товстий брусок, що несе, поперек крокви або поперечні балки і розпірки.

Коли зводиться будова, що має велику площу, а відповідно і проліт довжиною понад 16 метрів, у будівельній галузі використовують ферми з розтягнутими металевими стійками, оскільки якщо зробити їх з дерева, то надійне з'єднання вузлів забезпечити практично неможливо. кріплення").

В даний час, щоб уникнути значних трудовитрат при складанні ферми, застосовують комбіновані конструкції з металу та дерева, і тоді встановлення кроквяної системи займає набагато менше часу. Варіант створення покрівлі з відкритими фермами під час будівництва житлових будинків не використовують – систему закривають стельовими перекриттями. У промисловому будівництві навпаки – зазвичай використовують відкриту конструкцію.

Вибір схеми ферми

Порада:
Не робіть ПОМИЛКИ у розрахунках!
Використовуйте будівельні калькулятори онлайн - розрахунок будівельних матеріалів та конструкцій для ремонту та будівництва швидко та точно.

• кут ухилу покрівлі;
• тип з'єднання, який передбачається використовувати під час створення конструкції;
• матеріал покриття поверхні даху;
• наявність/відсутність стельового перекриття.

Наприклад, якщо при будівництві будинку створюється майже плоска покрівля з покриттям із бітумних рулонних матеріалів, тоді найоптимальнішим, на думку фахівців, є форма трапеції або прямокутника. Трикутні ферми монтують, якщо дах має круті скати, і на її поверхню планують укласти важкі покриття.

• якщо прямокутна ферма – 1/6 х L;
• якщо конструкція трикутна – 1/5 х L.

При будівництві приватного будинку, як правило, зводять трикутну кроквяну систему.Така форма ферми в комбінації з похилим планом крокв дає можливість будувати односхилі та двосхили покрівлі, що мають різні кути нахилу. Коли зводяться котеджі з двосхилими дахами, нерідко застосовують конструкції з висячими кроквами. При цьому крокви різьблені можуть стати справжньою окрасою покрівлі.

З метою забезпечення надійності та міцності ферм для їх верхнього та нижнього пояса монтують додаткові зв'язки, які виготовляють із дощок та поміщають у площині знаходження середньої стійки.

Конструкція простих трикутних ферм

Багато в чому схема розкладки крокв залежить від довжини прольоту будівлі та наявності/відсутності внутрішніх несучих стін. Використовується проста кроквяна ферма в тому випадку, якщо вона спирається виключно на зовнішні стіни будівлі (у будинку немає опор усередині) і параметр прольоту не перевищує 6 метрів.

Подібна конструкція дерев'яної покрівлі включає: 2 кроквяні ноги, затяжку та 2 підкоси. Коли ширина прольоту понад 6 метрів, необхідний монтаж по центру опорного елемента і будуть потрібні додаткові підкоси. Щоб затяжки не перешкоджали проходу по горищі, спирають кроквяні ноги на стіни, які встановлюють на середині висоти ніг. Такий варіант жорсткого чи шарнірного з'єднання вертикальних елементів за допомогою опорної балки називають ригель.

Подібна конструкція забезпечує наявність зручного для використання горищного простору, але в тому місці, де є ригель, унаслідок вигину кроквяної ноги у фермі з'являється розпірна напруга, що передається стінам. З цієї причини ферми з ригелем встановлюють у будинках за умови наявності міцних та стійких несучих стін, які надійно пов'язані балками перекриття горища.Звичайно, розрахунок дерев'яних балок повинен бути виконаний спочатку (онлайн калькулятор пиломатеріалу).

Опора для кроквяної системи

При створенні опори для ферми переважно використовувати не стіни будівлі, а спеціально для цього призначений брус, який називають мауерлатом. У ньому немає необхідності тільки при будівництві зроблених з колод будинків, оскільки тоді функцію опори покладають на верхній вінець дерев'яного зрубу.

Що стосується будівництва будинку з цегли або інших будматеріалів, то ферма підкроквяна є невід'ємним елементом облаштування покрівлі. Вона потрібна для рівномірної передачі навантажень на стіни. Ферми підкроквяні зазвичай являють собою міцні ферми металеві кроквяні або залізобетонні конструкції, елементи яких з'єднують між собою, використовуючи зварювання або болти.

Порядок розрахунку кроквяних конструкцій

При розрахунку кроквяних систем і для того, щоб скласти план розкладки крокв, потрібно враховувати передбачувані навантаження на конструкцію покрівлі, які можна розділити на 3 категорії:

• навантаження, що надаються постійно - до них належить вага елементів покрівельного «пирога»;
• тимчасові – це маса снігу (залежить від погодних умов у регіоні), вага людей, що піднімаються на дах для проведення робіт, вітровий фактор та інше;
• особливі навантаження - наприклад, на будинки, розташовані в зонах підвищеної сейсмічної небезпеки.

Sg – це вага снігового навантаження із розрахунку на квадратний метр покрівельного покриття. Ця величина є умовною, і її значення визначають за спеціальними таблицями залежно від регіону.

μ – це коефіцієнт, який залежить від кута нахилу даху.

• тип місцевості (міська забудова чи відкритий простір);
• нормативну величину вітрового навантаження у цьому регіоні;
• висоту будівлі.

Щоб не припуститися помилки в розрахунках і врахувати всі нюанси, навіть такі, як, з якої дошки роблять крокви, цю роботу повинен виконувати проектувальник при складанні проекту будівлі.

Виготовлення кроквяних ферм

В останні роки при будівництві приватних будинків кроквяним ферм, зробленим прямо на будівельних майданчиках, стали віддавати перевагу конструкції, вироблені в заводських умовах. Їх виготовляють на монтажно-пресовому устаткуванні. При виробництві дерев'яних елементів їх попередньо обробляють спеціальними складами, що запобігають гниття та ураження комахами.

Сучасні технології дозволяють випускати кроквяні та підкроквяні ферми та елементи до них для дахів різної конструкції і не тільки для житлових будівель. Наприклад, це може бути кроквяна система двосхилим даху лазні, гаража та інших господарських будівель (прочитайте: "Як зробити кроквяну систему своїми руками").

Металеві та сталеві кроквяні конструкції

У приватному домобудуванні нерідко використовують сталеві стропи ферми, які бувають трикутними, з паралельними поясами і полігональні. Два останніх типи застосовують при облаштуванні даху за допомогою листової покрівельної продукції. У цьому вибирається трикутна форма ферми. У заводських умовах виробляють сталеві кроквяні системи, що мають уніфіковані розміри – на 18, 24, 30 та 36-метрові прольоти.

Щоб виготовити пояси та решітки використовують куточки для кроквяної системи, а окремі елементи з'єднують зварюванням.Оптимальним рішенням, що відрізняється надійністю, фахівці вважають конструкцію, для якої пояси роблять з таврових широкополочних балок. Відмінність між сталевими підкроквяними фермами і кроквяними полягає в наявності паралельного пояса. Їх розміри відповідають параметрам кроквяних конструкцій.

Для будівництва приватних будинків, як правило, застосовують ферми, для виробництва яких використовують профільні гарячекатані або гнуті прямокутні труби або з квадратним перетином. Це пояснюється просто: їхня вага менша, ніж у виробів, виготовлених з куточка, тавра або швелера. Таку систему можна легко зібрати з окремих готових елементів на будмайданчику перед початком монтажу за допомогою зварювання.

Нерідко для створення покрівлі, якщо перекриття прольотів має велику довжину, задіяні залізобетонні кроквяні ферми, що являють собою міцні ґратчасті конструкції. Їх рекомендують монтувати на дахи одноповерхових будов, на покриття яких виявлятимуться підвищені навантаження.

• безрозкосні вироби трикутної форми;
• системи для малоухильних покрівель;
• на сегментні розкісні та безрозкісні конструкції (для скатних дахів).

• міцність та морозостійкість бетону;
• середня густина бетону;
• ступінь захисту від корозії;
• марки сталі для армування;
• товщина бетонного шару біля арматури.

Основним недоліком залізобетонних конструкцій вважається їх велика вага та необхідність задіяти при монтажі будівельну техніку (розрахунок перерізу залізобетонної балки – калькулятор).

Кроквяні ферми для односхилий покрівлі

• Розраховується величина перепаду несучих стін за формулою H = Ш х tg L, де H – це результат, Ш – відстань між протилежними стінами, а tg L – тангенс кута, під яким зводиться покрівля.
• Залежно від того, які бувають крокви з дерева та які необхідні, проводиться їх заготівля та обробка спеціальними просоченнями.
• Далі виконується монтаж мауерлату, товщина якого має відповідати товщині опорних стін. Цю балку необхідно жорстко закріпити і якісно гідроізолювати, дотримуючись строго горизонтального розташування.
• Потім на мауерлат роблять розмітку, згідно з якою буде проведена установка кроквяних ніг і вирізають для них виїмки.
• У ряді випадків при складанні конструкції проводиться зрощення крокв по довжині.
• Готові ферми укладають таким способом, щоб вони виступали за поверхню балки для опори на 30 сантиметрів, закріплюють з використанням болтів і скоб.
• Потім проводиться монтаж підпір, і виконується решетування. Підпори необхідні, коли довжина кроквяних ніг перевищує 4,5 метри. Зверху крокв для решетування набивають планки. Часто для створення кроквяної ферми необхідна стикування крокв по довжині – її здійснюють на ділянці, де момент, що згинає, мінімальний.

Виконувати роботи на даху самостійно треба виключно у простих випадках, таких як, наприклад, будівництво даху гаража, лазні або господарських будівель, а також коли проводиться заміна крокв даху, у всіх інших випадках роботу слід довірити професіоналам.

Розрахунок ферми - онлайн-калькулятор

Безкоштовно розрахуйте ферму будь-якої геометрії на навантаження та прогин за допомогою онлайн-калькулятора – розрахунок ферми з профільної та круглої труби, швелера, куточка.

• Розрахунок
• Зберегти
• Довідка
• Партнерські знижки
• Віджет на сайт
• Коментарі

Ферма - це стрижнева будівельна конструкція, яка є сукупністю прямолінійних балок і сполучних вузлів, що утворюють опорну систему незмінної геометричної форми. Завдяки наявності великої кількості ребер жорсткості конструкція не деформується навіть під значними навантаженнями і застосовується для перекриття великих прорізів.

Калькулятор розрахунку ферми онлайн дозволяє розрахувати каркаси стандартних конфігурацій із дерев'яних та металевих елементів. Програма призначена для підбору перерізу та обчислення запасу міцності балок для будівництва гарантовано надійного навісу за певних навантажень.

Звертаємо увагу, що у разі незадовільного розрахунку, у результатах можна відразу ж перебирати перетин елементів ферми у велику сторону, доки перевірка на міцність/гнучкість не буде пройдена.

Як розрахувати ферму?

1. Виберіть один із п'яти типів ферми.
2. Виберіть геометрію ферми.
3. Встановіть розміри ферми (проліт, висота та ін.)
4. Вкажіть розрахункові навантаження на вузол або площу.
5. Виберіть матеріал та переріз балки.
6. Встановіть точки розкріплення із площини.
7. Натисніть кнопку «Розрахувати»

Сумежні нормативні документи:

• СП 16.13330.2017 «Сталеві конструкції»
• СП 64.13330.2017 «Дерев'яні конструкції»
• СП 70.13330.2012 «Несучі та огороджувальні конструкції»
• ГОСТ 27579-88 «Ферми сталеві кроквяні з гнутозварних профілів прямокутного перерізу»
• ГОСТ 20213-2015 «Ферми залізобетонні»

Металеві ферми: види, проектування, етапи виготовлення та монтажу

Металева ферма – це міцна структура, що складається з розкосів та/або стійок, з'єднаних у вузли. Навантаження на стійки рівномірно розподіляється. Верхній пояс ферми піддається стиску уздовж осі, а нижній – розтягуванню.

Це швидкомонтажний модуль, прості конструкції можна зібрати протягом дня. Головне – розробити точну схему, що враховує навантаження та геологічні умови, та підготувати необхідні елементи. Однак, це ще не все. Додаткову інформацію про типи металевих ферм, їх конструкцію та складання можна знайти в нашому матеріалі.

Основні компоненти металевої ферми

Слово "ферма" походить від латинського "firmus", що перекладається як "міцний". Вже з назви можна зробити висновок про високу надійність та жорсткість подібних конструкцій.

Металева ферма є системою стрижнів, з'єднаних у вузлах і утворюють незмінну геометрію. Вузлове навантаження не сильно впливає на роботу ферми, і вузли зазвичай розглядаються як шарнірні. Усі стрижні піддаються або розтягуючим, або стискаючим осьовим зусиллям.

Основні елементи металевої ферми

Металеві (сталеві) ферми широко використовують у різних будівельних областях. Їх застосовують для покриття та перекриття будівель, мостів, опор ліній електропередачі. Вони можуть бути встановлені на об'єктах зв'язку у вигляді елементів щогл та веж телебачення та радіомовлення. Такі конструкції необхідні для будівництва транспортних естакад, вони використовуються на гідротехнічних затворах, вантажопідіймальних кранах та ін.

Порівняно з балками, виготовлення ферм вимагає менше сталі, проте вони більш трудомісткі у виробництві.З точки зору ефективності, цей показник у ферм вищий, ніж більше проліт і менше навантаження.

Всі подібні конструкції прийнято ділити на плоскі, де елементи розташовуються в одній площині та просторові. Плоскі ферми сприймають навантаження, що прикладається тільки в їхній площині, вимагаючи з'єднання зв'язками для нормальної роботи. Просторові ферми є жорстким брусом, здатним справлятися з навантаженням незалежно від напрямку її застосування.

Ключовими компонентами металевої ферми є пояси, що становлять її контур, і грати. Решітка включає розкоси та стійки, які з'єднуються у вузлах, або стикуються, або з'єднуються за допомогою вузлових фасонок. Всі деталі центруються по осях центру тяжіння, що знижує вузлові моменти та забезпечує роботу стрижнів на осьові зусилля.

• Верхній пояс складається з радіусної або ламаної горизонтальної та похилої балок. До цієї частини конструкції кріпляться верхні сполучні вузли стійок.
• Нижній пояс формується горизонтальною поздовжньою балкою, до якої кріпляться нижні сполучні вузли стійок та розкосів.
• Стійки – це вертикальні елементи металевої ферми між двома поясами. Вони піддаються стиску, несуть основне навантаження і передають його основи.
• Розкоси, нахилені під кутом 45°, з'єднують кути верхнього та нижнього пояса, працюючи на стиск та розтяг.
• Вузли (панелі) є крапками на верхньому і нижньому поясі, де відбувається з'єднання розкосів або стійок.

Відстань між сусідніми вузлами поясів називається панеллю, а відстань між опорами – прольотом.Порівняно з поясами суцільних балок, пояси ферм працюють на поздовжні зусилля та момент, у той час як грати приймають поперечну силу.

Різновиди металевих ферм

Проектування починається з вибору контурів та статичної схеми майбутнього виробу. Характеристики підбираються відповідно до сфери використання та архітектурно-конструктивного рішення споруди. При цьому оцінюються всі доступні варіанти.

Балочні розрізні системи

Покриття будівель, мости, транспортні галереї та багато інших споруд включають балкові розрізні системи. Їх відрізняє простота виробництва та установки, відсутність складних вузлів у поєднанні з достатньою металоємністю. Якщо потрібно проліт балки 40 м, такі негабаритні ферми розрізні збирають вже на місці установки.

Нерозрізні ферми

При плануванні двох і більше прольотів, що перекриваються, встановлюють нерозрізні ферми. Цей різновид вимагає менший обсяг сталі для виготовлення, при цьому володіючи більшою жорсткістю. За рахунок останньої характеристики вдається скоротити висоту такої металевої ферми. При слабких ґрунтах краще відмовитися від таких конструкцій, оскільки осад опор призводить до додаткових зусиль. А нерозрізність робить монтаж складнішим.

Рамні ферми

Рамні ферми економічні з точки зору витрати металу, мають відносно невеликі розміри, але припускають досить складну установку. Використання подібних виробів виправдовує себе у більшпролітних будинках.

Арочні системи

Арочні системи також дозволяють скоротити витрату сталі, але неминуче викликають збільшення обсягу приміщення та огороджувальних поверхонь. Такі ферми обирають відповідно до архітектурних вимог.

Консольні ферми

Консольні ферми використовують як елементи навісів, веж, опор ЛЕП.

Важливо, щоб контури конструкції підходили під їх статичну схему і вид навантажень, від яких залежить епюра моментів, що згинаються. Коли йдеться про вибір ферм покриттів, потрібно брати до уваги матеріал покрівлі та рівень ухилу, що забезпечує необхідне водовідведення. Також враховують, який тип вузла сполучення з колонами буде задіяний – жорсткий чи шарнірний – та низку інших технологічних характеристик.

Полігональні ферми

Від контуру поясів металевих ферм залежить їх економічність. Найменша витрата сталі потрібно виготовлення ферми, окресленої по епюрі моментів. Так, для однопрогонової балкової системи з рівномірно розподіленим навантаженням оптимальним варіантом стає сегментна ферма з параболічним поясом. Але виготовлення криволінійних поясів дуже трудомістке, через що подібні ферми дуже рідко використовуються на практиці.

Найчастіше зустрічаються полігональні ферми. У потужних большепролетных системах менш помітні додаткові конструктивні труднощі, пов'язані з переломом поясів у вузлах. Потрібно розуміти, що умови транспортування змушують стикувати пояси у подібних конструкціях у кожному вузлі.

Використання полігонального контуру для легких металевих ферм вважається нераціональним, адже робота з надто складними вузлами не можна порівняти зі скороченням витрат на сталь.

Трапецеїдальні ферми

Ферми трапецеїдальні не зовсім відповідають епюрі моментів, але завдяки спрощенню вузлів мають конструктивні переваги. Установка таких конструкцій у покритті забезпечує жорсткий рамний вузол, за рахунок чого збільшується жорсткість будівлі.

Ферми з паралельними поясами

Ферми з паралельними поясами мають обриси, які зовсім не підходять під епюру моментів, при цьому вимагають великої витрати металу. Тим не менш, їх виготовлення в промислових масштабах стало можливим за рахунок уніфікації, однакової довжини елементів решітки, схеми вузлів, що збігається, повторюваності деталей. В результаті подібні конструкції найчастіше використовуються при покритті виробничих будівель.

Ферми трикутного контуру

Ферми трикутного контуру відмінно підходять для консольних і балкових систем з навантаженням, зосередженим у середині прольоту. Іншими словами, вони використовуються як підкроквяні ферми. Щоправда, їх виготовлення передбачає підвищену витрату металу, складний гострий опорний вузол та можливість використовувати лише шарнірне сполучення з колонами. Надмірна витрата металу пояснюється великою довжиною середніх розкосів і їх підбирають по граничній гнучкості. Подібні металеві ферми використовуються як кроквяні конструкції, щоб забезпечити ухил покрівлі більше 20% або для одностороннього рівномірного освітлення – тоді їх називають шедовими покриттями.

Види профілів для стрижнів металевих ферм

З урахуванням витрат на сталь найекономічнішим вважається використання трубчастих профілів. Такі труби мають високу обтічність, що зменшує вітровий тиск, що особливо важливо для високих споруд, таких як вежі, щогли та крани. Ферми з труб також менш схильні до утворення інею та вологи, що сприяє стійкості до іржі. Вони легко обслуговуються, оскільки їх зручно чистити і перефарбовувати, що позитивно впливає на термін служби конструкцій.Герметизація внутрішніх площин труб необхідна для запобігання корозії.

Однак цей підхід має свої недоліки, такі як висока вартість труб та деякі труднощі поєднання елементів.

Прямокутні гнуто-замкнені перерізи, незважаючи на свої переваги, близькі до трубчастих, використовуються частіше через простіші вузли сполучення елементів. Виготовлення ферм з таких профілів вимагає високої точності, оскільки технологічні труднощі не дозволяють мати товщину понад 10-12 мм, що обмежує їхнє поширення. Пластичні деформації в місцях вигину можуть негативно позначитися на тендітній міцності сталі.

Часто вдаються до раціонального рішення, коли різні елементи ферм складаються з різних видів профілів. Для поясів можуть використовуватися двотаврові балки, гнуто-замкнуті профілі, таври, ґрати з куточків.

У просторових фермах, таких як вежі, щогли, стріли кранів, загальний для двох ферм пояс є кращим. У цьому випадку перевага найчастіше надається трубчастому перерізу, щоб не заважати з'єднанню елементів у різних площинах.

Для чотиригранних ферм, що зазнають невеликого зусилля, простим типом перерізу пояса вважається одиночний куточок або пара куточків з хрестовим перетином. При значному зусиллі конструкції включають двутаври. Важливо, щоб стислі елементи металевих ферм були рівностійкими у перпендикулярних напрямках.

Вибір перерізу елементів конструкції залежить від умов експлуатації: характеру та місця застосування навантажень, агресивності навколишнього середовища та інших факторів. Також важливо врахувати можливість виготовлення ферми з певних елементів, їх наявність та рентабельність.

Переваги та недоліки різних металів при будівництві металевих ферм

Як будівельний матеріал для металевих ферм широко застосовуються вуглецеві сталі звичайної та високої якості, а також конструкційні та леговані метали. Для захисту від корозії іноді використовуються труби із цинковим покриттям. Під час зведення компактних сезонних споруд застосовують алюміній.

Для будівель на приватних ділянках із невеликими фермами найчастіше вибирають вуглецеву сталь Ст3сп, Ст3пс, іноді з оцинкуванням. Цей матеріал забезпечує достатню міцність створення надійної конструкції, хоча його стійкість до корозії практично однакова.

Вплив опадів з часом може спричинити корозію навіть у разі використання конструкційних та легованих сталей. Наявність легуючих елементів не завжди гарантує захист металевих ферм від руйнування. Наприклад, низьколеговані сталі типу 30ХГСА, 30ХГСН, 38ХА містять лише 2–4% легуючих елементів, що не завжди позитивно позначається на їхній корозійній стійкості.

У плані міцності конструкційні та леговані сталі мають більш тривалий термін служби порівняно з вуглецевими металами та легше переносять циклічні навантаження. Однак для досягнення цієї характеристики метал вимагає термообробки, яка може негативно позначитися на формі труб. Зазвичай уникають термообробки готових виробів, хоча в деяких випадках застосовується відпал безшовних труб для зняття залишкової напруги та надання більшої м'якості металу.

Конструкційні сталі, такі як 20А, 45, 40, 30А, вважаються високоякіснішими і, відповідно, дорожчими.Ціни на леговані сталі ще вищі, що може призвести до продажу труб із сталі 3 замість необхідної. Тому при зведенні конструкцій завширшки до 20 м рекомендується відмовитися від профтруб з таких видів сталей. Оцинкований профіль має сенс за умови використання краб-системи для будівництва.

Проектування ферми та її елементів

Повний розрахунок навантажень, які нестиме металева ферма, є складним завданням, тому для його виконання рекомендується звернутися до професіоналів.

Обчислення розмірів і товщини стін профільних труб, що підходять для будови, залежить від наступних факторів:

• Габарити металоконструкції, включаючи довжину та відстань між опорами;
• Висота опор та ферм;
• Форма ферми;
• Снігове та вітрове навантаження;
• Геологічні умови, такі як сейсмічна активність або ймовірність зсувів;
• Маса покриття.

Помилки у розрахунках можуть призвести до таких наслідків:

• Деформація металевої ферми під вагою снігу чи мокрого листя;
• Зміна форми конструкції під своєю вагою;
• Обвалення ферми за сильного вітру;
• Поступова деформація, що призводить до руйнування конструкції та можливого пошкодження цінних об'єктів під навісом, таких як автомобіль;
• Нестабільність ферми, що спричиняє руйнування покрівлі.

За наявності кількох ферм та опор, особливо з кроком до 2 м, можна використовувати відносно тонкі труби. Однак для конструкцій з чотирма опорами та кількома фермами, проліт яких становить 6-8 м, потрібні товстіші профілі.

Принципи розрахунку металевої ферми

При проектуванні металевої ферми необхідно врахувати як довжину, а й інші параметри, такі як форма даху і загальні розміри конструкції.Потім визначають розміри покрівлі, кількість, форму та відстань між фермами.

Вибір типу ферми залежить від виду покрівлі, а форма даху визначається функціональним призначенням та розташуванням споруди. Наприклад, односхилі металеві ферми найчастіше використовуються для консольних навісів, прилеглих до будинку, в той час як автономні навіси можуть мати полігональні, трикутні, сегментні конструкції або арки. У разі альтанок дах може мати шість і більше скатів або бути виконаним у нестандартній формі з оригінальними фермами.

Важливим етапом є розрахунок навантаження на весь дах та окрему ферму, враховуючи вагу снігового покриву, покрівельного покриття, решетування та самої металевої конструкції. Для точних розрахунків найкраще звернутися до спеціаліста, який буде використовувати стандарти, такі як СП 20.13330.2016 "Навантаження та впливи. Актуалізована редакція СНіП 2.01.07-85" та СП 16.13330.2011 "Сталеві конструкції. Актуалізована 81".

Розрахунки можуть бути виконані методом вирізування вузлів, де ділянки з'єднання стрижнів розглядаються як шарнірні точки – сучасні комп'ютерні програми часто використовують цей метод. Також можуть застосовуватись метод Ріттера або метод заміни стрижнів Геннеберга.

Створення простих металевих ферм у формі трапеції або трикутника не є складними. З навичками зварювання та монтажу можна зібрати свій власний навіс чи альтанку. Однак для створення великих навісів із фермами довжиною понад 10 м рекомендується використовувати проект, розроблений досвідченими фахівцями.

Вплив кута нахилу

Архітектурна конфігурація ферми залежить від кута нахилу схилу даху.Вибір цієї характеристики визначається формою даху та розташуванням майбутньої структури. У разі навісу, прибудованого до будівлі, потрібно більш крутий нахил для ефективного сходження снігу та стоку води. Для споруд, що окремо стоять, підходить менш крутий дах.

Ще одним важливим фактором при виборі кута нахилу є кількість опадів, що випадають в регіоні: чим їх більше, тим крутіше повинен бути кут. Це тим, що у крутих дахах затримується менший обсяг опадів.

Ухил у межах 15° зазвичай вибирають для компактних навісів, розташованих окремо від інших будівель. Приблизна висота ската становить 1/7-1/9 довжини прольоту, і в цьому випадку металева ферма повинна мати трапецієподібну форму.

Кут 15-22 ° передбачає висоту ската в 1/7 довжини прольоту.

Для ухилу від 22° до 30–35° оптимальна висота ската становить 1/5 довжини прольоту. Тут найчастіше використовуються трикутні конструкції, іноді з нижнім ламаним поясом для зменшення ваги металевої ферми.

Параметри базових кутів

Щоб уникнути помилок у розрахунку окремих компонентів конструкції та їх довжини, важливо обчислити базові кути між елементами. Нижній пояс розташовується перпендикулярно до опор, і нахил верхнього пояса до горизонталі залежить від кута нахилу даху. Оптимальним вважається кут нахилу до горизонталі/вертикалі 45° для розкосів, тоді як стійки монтуються вертикально.

Кут нахилу покрівлі визначається проектом чи обчислюється з урахуванням співвідношень. Так, для ухилу до 15 ° висота ската становить 1/7-1/9 довжини прольоту, при ухилі 15-22 ° - 1/7 довжини прольоту; при 22-35 ° - 1/5 довжини прольоту.

Знаючи кут нахилу даху можна визначити необхідну довжину заготовок для ферми, що є ключовим для якісного монтажу.

Виготовлення та монтаж металевих ферм

Металоконструкції виготовляються на будівельному ділянці або у виробничому цеху. , а потім ведеться фіксація всіх елементів.

Результати складання повинні точно відповідати попередньо розробленим кресленням.

Для скріплення деталей металевої ферми можуть використовуватись різні методи:

• Болти - найпоширеніший і найпростіший метод, що часто застосовується для швидкого монтажу фахверків, прогонів та інших компонентів конструкції. Надійність з'єднання в значній мірі залежить від правильного натягу болтів.
• Зварювання - використовується, якщо потрібне високоміцне з'єднання. Деталі металевої ферми спочатку з'єднуються монтажними болтами, а потім відповідальні вузли фіксуються заклепками.

Після збирання окремих елементів кроквяної системи або її частин відправляються на місце збирання.

Остів піднімається з використанням стрілочного крана Щоб уникнути розгойдування конструкції, вдаються до ручних парних розтяжок, які також дозволяють коригувати рух ферми. Систему тимчасово фіксують і переходять до надійного кріплення.Зняття стропів відбувається після ретельної затяжки щонайменше половини кріплень.

Особливості монтажу залежать від характеристик основи. Якщо використовують залізобетонні колони або цегляні стіни, елементи кріплять анкерними болтами. При довжині ферми більше 10 м розглядається дах як сполучена система, де кроквяні ноги та перемички складаються з двох частин, а складання проводиться на місці.

Встановлення кроквяної ферми вимагає суворого дотримання правил техніки безпеки:

• У роботі повинні брати участь лише кваліфіковані робітники з відповідним допуском для роботи на висоті.
• Перед початком монтажу всі учасники повинні пройти інструктаж з техніки безпеки.
• Персонал повинен працювати у спеціальному екіпіруванні, включаючи каску, рукавиці, монтажний пояс та відповідний спецодяг залежно від сезону.

Виготовлення металевих ферм сьогодні широко поширене, оскільки такі конструкції мають низку переваг. Їх виробництво вимагає невеликих витрат часу, готовий виріб легко встановлюється, довговічне і стійке до зовнішніх впливів. Ферми слушно вважаються важливим технологічним досягненням сучасної будівельної галузі.

Металеві ферми є конструкції, в основі яких лежить використання металевих елементів для створення міцних і стійких каркасів. Одним з важливих етапів у виробництві металевих ферм є лазерне різання металу. Цей сучасний метод обробки матеріалів забезпечує високу точність та чіткість різання, що є ключовим фактором у створенні довговічних та функціональних металевих ферм. Лазерне різання металу відіграє важливу роль у забезпеченні високої якості та ефективності виробництва металевих конструкцій, у тому числі й ферм.

Вартість виготовлення металевих ферм

У приватному будівництві часто використовують конструкції з профільованих труб, так як вони мають невелику вагу і можуть монтуватися на місці.

Вартість виробництва металевих ферм залежить від їх складності та особливостей встановлення, при цьому основними факторами є:

• Форма: Різні форми ферм можуть вимагати різні технології та матеріали, впливаючи на загальну вартість.
• Великі ферми вимагають більше матеріалу та часу на виготовлення, що відбивається на вартості.
• Вид та обсяг металопрокату: Вибір металопрокату, його кількість та характеристики впливають на загальну вартість конструкції.

Якість і термін служби будівлі залежать як від окремих елементів, і від дотримання норм у процесі монтажу. Вартість встановлення ферм також залежить від таких особливостей:

• Вид споруди та складність: Різні типи будов потребують різних навичок та рівнів складності у монтажі.
• Площа споруди: Зі збільшенням площі витрати на виготовлення та встановлення конструкції можуть зменшуватися.
• Розташування об'єкта: Відстань до об'єкта будівництва впливає витрати, оскільки може знадобитися транспортування устаткування й майстрів.
• Терміновість виконання замовлення: Якщо необхідне швидке виготовлення та встановлення, це може вимагати змінного графіка, додаткового обладнання та робочих, що також вплине на вартість.

Всі ці фактори можуть суттєво збільшити загальну вартість виробництва та монтажу металевих ферм. При правильному підході, грамотному кресленні та якісному складанні можна досягти оптимальних результатів у сенсі вартості та якості.