Металлическая опорная кровельная конструкция

Ферма представляет собой висячую конструкцию, которая состоит из верхнего и нижнего поясов, раскосов и стоек, входящая в общую стропильную систему крыши дома. Сегодня она может быть изготовлена из различного материала, но все большую популярность начинают приобретать конструкции, изготовленные из металла.

Стропильная ферма из металла

Стропильная ферма может быть изготовлена из различного материала, но все большую популярность начинают приобретать конструкции из металла.

Конструкция металлической кровли выполняется по современной технологии, которая сегодня считается оптимальной для самых различных строений. Каркасные дома из металлических облегченных конструкций устойчивы к различным внешним условиям, они отличаются прочностью и надежностью.

Расчет таких стропильных систем производится при помощи специальных программ, которые учитывают многочисленные факторы, что делает всю конструкцию очень надежной.

Преимущества использования металлических ферм

Фермы из металла раньше применялись везде, где была необходима высокая прочность конструкции, сегодня преимущество использования именно таких конструкций применяется и для частного строительства, а не только при сооружении промышленных предприятий. Сегодня востребованы металлические фермы, которые можно условно разделить на две группы: пространственные и плоские.

Плоские конструкции отличаются тем, что каждый металлический стержень расположен только в одной плоскости. Пространственные конструкции образуют брусья, отлично выдерживающие нагрузки со всех сторон. Это схоже с устройством башенного крана, которая устойчива к довольно сильным, продолжительным нагрузкам при использовании.

Основные элементы металлической фермы — это стропильный пояс и решетки, на пояс приходится продольная сила и момент, на решетку — поперечная сила. То пространство, которое располагается между ними, принято называть панелью, свободный промежуток между фермами — пролетом, пространство между осями поясов — высотой.

Виды металлических ферм

Виды металлических ферм.

Применяемые сегодня фермы из металла могут быть самыми различными, что сильно отличает их от прочих. Они отличаются по форме поясов, пролетов, размерами, схемами изготовления. Так, статические фермы могут быть рамными, балочными, вантовыми, арочными. Балочные в этом случае отличаются более экономным расходом материалов, меньшим весом, чем остальные, они могут применяться для изготовления конструкций, нуждающихся в устойчивости к большим, постоянным нагрузкам. Арочные используются для созданий необычных привлекательных форм кровли, но при их сооружении расход строительных материалов несколько увеличен.

Кроме того, применяются комбинированные схемы, полигональные, сегментированные, треугольные, трапециевидные, с параллельными поясами. Все они отличаются большой прочностью, небольшим весом, устойчивостью. Высокое качество монтажа стропильной системы обеспечивается тем, что любой расчет для подобной конструкции осуществляется при помощи специальных программ.

В качестве материалов для изготовления металлических ферм применяются облегченный металлический оцинкованный профиль (так называемые ЛСТК, то есть легкие стальные тонкостенные конструкции), скрепляемые саморезами и специальными болтами, либо специальные стальные балки, для которых используются сварные соединения.

Особенности расчета металлических конструкций

Рассчитать металлические стропильные фермы — это процедура, которая требует наличия специальных знаний. Обычно такие расчеты выполняются проектировщиками с использованием специальных программ, с учетом многочисленных факторов. Такой расчет и делает металлические конструкции максимально надежными. При расчетах стропильной системы необходимо учитывать такие факторы:

  • постоянные нагрузки на крышу (вес кровельного материала и самой стропильной системы);
  • дополнительные нагрузки (ветровые, снеговые, вес людей, которые поднимаются на поверхность крыши для осуществления ремонта, и прочее);
  • периодические и особые нагрузки (наличие ураганов, сейсмические нагрузки, другие случайные факторы).
Схема снеговой нагрузки на крышу

Схема снеговой нагрузки на крышу.

Снеговая нагрузка рассчитывается по формуле: N= Q*k

  • N — нагрузка от снеговых масс;
  • Q — количество осадков на квадратный м в зимний период;
  • k — коэффициент угла ската.

Стоит брать во внимание и ветровые нагрузки, которые включают в себя данные по максимальной скорости ветра в районе, этажности строения, конструктивным особенностям кровли, ее площади.

Точный расчет металлических ферм может сделать только специалист, не следует пытаться осуществить это самостоятельно!

Типы металлических ферм

  1. Универсальные для промышленных зданий: односкатные и двускатные. Пролеты для них унифицированы, они принимаются кратными 3 м, могут быть на 18, 24, 30 метров. Угол наклона раскосов составляет обычно 45-50°, общая форма обеспечивает жесткость конструкции, способность выдержать большие нагрузки.
  2. Металлические фермы, имеющие дополнительные шпренгели, используются в беспрогонных конструкциях для крупнопанельных железобетонных плит с шириной в 1,5 м. Это дает возможность на 4-6% уменьшить вес фермы.
  3. Треугольные фермы применяются для жилых домов, когда уклон кровли планируется достаточно крутым.

Стропильная металлическая конструкция: монтажные работы

Монтаж стропильных металлических ферм должен осуществляться только профессионалами. Все крепления выполняются только согласно проекту. Это болтовые и сварные крепления (для различных типов материала). Правила монтажа зависят не только от типа конструкции, но и от ее спецификации, при величине пролета более 4,5 м рекомендуется предварительно ставить дополнительные опоры для любого вида ферм.

Выбор покрытия для в зависимости от угла наклона крыши

Выбор покрытия для в зависимости от угла наклона крыши

Все металлические стропила, точнее их вид и конструкция, зависят во многом от угла уклона кровли. Рассмотрим варианты устройства стропильных систем:

  1. Уклон в 22-30 градусов. При устройстве кровли с уклоном 22-30° можно использовать такие варианты покрытия, как этернит, железо либо шифер. Фермы при этом делают треугольной формы, высота их должна составлять одну треть от длины пролета. Вес такой фермы будет относительно небольшим, для опор можно использовать наружные стены, которые возводятся на небольшую высоту для чердака. Если длина пролета равна 14-20 м, то каждая половина фермы должна иметь четное число панелей, длина панели должна составлять 1,5-2,5 м. Для указанной длины пролета оптимальное число панелей — восемь;

Для больших строений, где длина пролета составляет от 20 до 35 метров, необходимо использовать так называемые фермы Полонсо, то есть конструкцию из металла, которая состоит из двух треугольных ферм, соединяемых затяжками. Это дает возможность убрать длинные раскосы для серединных панелей, чтобы уменьшить вес. Верхний пояс в этом случае надо разбить на 12-16 панелей длиной для каждой 2-2,75 метров. Расчет для подшивки потолка должен учитывать при этом наличие затяжки в 4-6 панелей, которая крепится в узлах верхнего пояса.

  1. Уклон в 15- 22°. При таком уклоне кровли расчет металлических ферм предусматривает высоту конструкции в 1/7 от длины пролета, нижний пояс при этом делается ломаным, что дает возможность снизить вес на 30% в сравнении с обычной треугольной фермой. Длина одного пролета при этом не должна быть больше 20 метров;
  2. Уклон от 6 до 15°. Для крыш с небольшим уклоном применяют фермы трапециевидной формы с высотой от 1/7 до 1/9. В том случае когда потолок не подвешивается, можно применять раскосы, выполненные в виде решетки треугольной формы. Стены чердака для монтажа такой системы должны иметь должную высоту либо проектируется крыша, которая имеет переломы у опор. Панели нижнего пояса при этом должны быть равны размеру панелей верхнего пояса. Расчет осуществляется из учета того, что сама длина должна составлять 1,5-2,5 м, ко всем раскосам добавляются стойки. Для того чтобы конструкция не получилась тяжелой, используется решетка.

Использование металла для изготовления стропильных систем — это не такая и новинка. Известны такие конструкции еще с конца 19-ого века, хотя и применялись они крайне редко, в основном для строительства дворцов и храмов. Сегодня металл обрел вторую жизнь, из него делают надежные и очень прочные строения, жилые дома, промышленные объекты.

Расчет таких конструкций должен осуществляться только специалистами, для этого существуют специальные программы. Крепления металлических ферм могут быть различными, так же как материал изготовления: это сварные стальные конструкции, облегченные оцинкованные, которые крепятся при помощи саморезов и болтов. Вид самих ферм и размеры во многом зависят от того, какой уклон кровли будет сделан, какие нагрузки предполагаются.