Деревянная ферма для перекрытия своими руками

Межэтажные перекрытия по деревянным балкам: устройство, монтаж, прокладка коммуникаций

Конструкция зданий не всегда позволяет устраивать тяжёлые перекрытия из железобетона. Часто есть смысл задуматься о сборной конструкции на деревянных балках, обеспечив простую прокладку вентиляционных каналов, трубопроводов и электрической сети. Мы поделимся секретами устройства таких перекрытий.

Виды систем перекрытий на балках и фермах

Простейшая система деревянных перекрытий основывается на массивных балках, уложенных поперёк пролёта с определённым шагом. Размеры сечения балок и шаг их установки определяются двумя ключевыми параметрами:

1. Расчётная нагрузка в кг/м 2 (обычно от 300 до 700 кг/м 2 ).
2. Длина пролёта ( до 6 метров).

При расчёте балок необходимо учитывать как вес напольного покрытия и потолочной системы на нижнем этаже, так и проходную нагрузку, массу мебели и прочих деталей интерьера. Ширину и высоту балок можно варьировать в достаточно широких пределах: каждая из них работает как ребро жёсткости, поэтому вертикальная ориентация считается предпочтительной.

Перекрытие на балках допускает прокладку таких коммуникаций, как электросеть и система трубопроводов водоснабжения и отопления. Для прохода через балки перекрытия их можно сверлить, но диаметр отверстия не должен превышать 1/4 от сечения балки по высоте.

Если есть необходимость прокладывать в перекрытии крупногабаритные коммуникации, такие как каналы вентиляции и воздушного отопления, балочная система не актуальна. Как и при длине пролёта более 6 метров, когда расчётное сечение балки становится столь высоким, что её собственная масса слишком сильно выражена не в угоду восприятия нагрузки.

В таких случаях вместо балок используют деревянные фермы. Их главные составляющие — несущие пояса и система связей, прямых или наклонных. В полостях между элементами фермы достаточно места для прокладки коммуникаций любого рода, к тому же они легковесны: около 90% объёма перекрытия занимает воздух или утеплитель, что способствует хорошей тепловой и звуковой изоляции между этажами.

Конструирование и изготовление деревянной фермы

В современной практике строительства каркасных домов оптимальная высота фермы составляет до 50 см. Такими конструкциями можно перекрыть пролёты до 12 м, а при наличии дополнительной опоры — 20 м и выше.

Расчёт конфигурации деревянной фермы по нагрузке — достаточно сложная инженерная задача. К счастью, большинство изысканий в этом направлении давно выполнены: поставщики подобной продукции берут выполнение расчётов в свои руки, а желающим воспроизвести изделие собственноручно доступны как типовые схемы, так и описание (размеры, материал) составляющих ферму элементов.

Первый тип фермы для устройства перекрытий — прямоугольная с двумя параллельными поясами. Для них используют цельный клееный брус (доску) сосны или лиственницы, сечение которого определяется как треть от расчёта массивной деревянной балки. В крайних точках пояса связаны двумя прямыми вертикальными связями, затем образованная рамка заполняется наклонными и прямыми перекладинами в соответствии с распределением нагрузки на перекрытие. Ширина перемычек и поясов эквивалентна.

Второй тип ферм — вогнутые с прямым верхним поясом и нижней укрепляющей обвязкой. Такая конфигурация рассчитана на преодоление прогиба балки под нагрузкой, она же используется в системах перекрытий с промежуточной опорой.

Соединение связей с поясами выполняется с зарубкой шипа на краях перемычки и паза в теле пояса, взаимная глубина которых не превышает четверти от сечения горизонтального элемента. Каждый соединительный узел усиливается МЗП — металлической зубчатой пластиной.

Опирание ферм на несущую конструкцию

Нагрузку от ферм и балок перекрытия принимает на себя венец стен нижнего этажа. Деревянные перекрытия могут с успехом устраиваться как в зданиях из каменной кладки, так и в каркасных строениях, но схема монтажа будет отличаться.

В каркасных домах верхние грани секций несущих стен служат опорой для перекрытия, которое образует готовую плоскость для сооружения скелета следующего этажа. В более сложных конфигурациях здание окружено вторым каркасным поясом высотой от фундамента до мауэрлата, при этом опирание ферм происходит на внутреннюю секционную часть, собранную индивидуально для каждого яруса.

Здания на кирпичной кладке должны иметь железобетонный пояс для распределения нагрузки от балок или ферм. Система перекрытий устанавливается с отступом от наружной стороны, где впоследствии будет возведена защитная и связующая кладка. При этом по всему сечению стены в плане фермы укрепляются дополнительными поперечными и вертикальными связями, служащими для поддержки стен над перекрытием, пространство также может заполняться кирпичной кладкой.

1 — деревянная балка перекрытия; 2 — армопояс; 3 — анкер; 4 — кирпичная кладка; 5 — гидроизоляция (рубероид или мастика)

В особых случаях для перекрытий требуется промежуточная опора. В таком варианте конфигурации здание имеет массивную осевую балку, поддерживаемую рядом колонн. Они, в свою очередь, скрываются за обшивкой псевдокапитальной стены, такой вариант гораздо выгоднее в плане материалоёмкости.

Сборка перекрытия и прокладка коммуникаций

Во избежание линейных расхождений конструкции, фермы по мере их установки скрепляются между собой отрезками стальной перфоленты, направленными как поперечно, так и диагонально. Основная масса дополнительных связей располагается с нижней части фермы: это позволит заложить наполнитель перекрытия до подшивки чернового потолка.

После установки всех ферм проводится их капитальное закрепление к армопоясу или несущим секциям. Затем в центральной части пролёта фермы скрепляются одним или несколькими распределёнными ригелями, при необходимости дополнительного распределения нагрузки между фермами добавляют косые горизонтальные и вертикальные связи.

Перекрытие приобретает монолитность после настила досок чернового пола и подбивки обрешётки потолка. Но эти работы выполняют только после закладки коммуникаций и наполнителя. Собственно, в монтаже воздуховодов, труб и электросети нет особых хитростей. Фермы образуют множество рёбер и полок для основного и промежуточного крепления, важно лишь оставлять компенсационный провис и соблюдать защитные меры при прокладке электропроводки.

Какой использовать наполнитель

В доме для постоянного проживания перекрытие обычно ничем не заполняют. И всё же требования звуковой изоляции и теплосбережения могут подразумевать использование как насыпных, так и рулонных материалов. Наиболее распространённый случай — загородные дома, которые при периодическом посещении нет смысла отапливать полностью, если жильцы расположились только на первом этаже.

Если перекрытие имеет запас по прогибу и его низ подшит плотной обрешёткой чернового потолка, рекомендуется насыпка просушенного песка до трети высоты ферм. Выше может укладываться как стекловата плотностью до 60–80 кг/м 3 , так и гранулированный утеплитель из негорючего пенополистирола, перлит или керамзит мелкой фракции.

Возможно ли устройство тёплого пола

Часто встречается мнение, что каркасная система перекрытия не позволяет устроить водяной или электрический подогрев пола. Но технические решения для подобных случаев есть и применяются они повсеместно.

Подвод коммуникаций к подогреву, будь то трубы отопления или электрическая сеть, может быть легко выполнен как в перекрытии на балках, так и в системе ферм. Совершенно другую сторону вопроса представляет теплотехническая часть: конструкция должна направлять поток тепла вверх, не допуская прогрева неиспользуемого пространства.

1 — деревянная балка; 2 — черепной брусок; 3 — черновая подшивка потолка; 4 — гидроизоляция; 5 — песок; 6 — утеплитель (минвата); 7 — ОСБ; 8 — гидроизоляция; 9 — ЭППС; 10 — ГВЛ; 11 — подготовительная стяжка; 12 — трубы теплого пола; 13 — армирующая сетка; 14 — аккумулирующая стяжка

Для этого пол требует настила сплошной плоскости, выполняемой обычно ОСП или обрезной доской. После раскатки рулонной гидроизоляции на пол укладывается от 30 до 70 мм экструдированного пенополистирола, затем заливаются подготовительная и аккумулирующая стяжка.

Чтобы упредить продавливание покрытия, поверх нагревательной системы устанавливается армирующая стальная стека с ячейкой около 100–150 мм, также полезно выполнить разделение стяжки и утеплителя слоем ГВЛ или СМЛ толщиной до 10 мм. При устройстве тёплого пола по каркасной системе перекрытия потеря высоты составит около 50–70 мм, также необходимо учесть дополнительную нагрузку при расчёте ферм.

Источник

Деревянные фермы – прочные и легкие конструкции для перекрытия больших пролетов

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

Несмотря на то, что в арсенале строителей помимо дерева есть немало других строительных материалов (бетон, металл), древесина продолжает пользоваться популярностью. Причины этого кроются в ее доступности, легкости обработки и достаточно высокой прочности. Причем с помощью дерева можно перекрывать даже достаточно большие пролеты – деревянные фермы для крыши позволяют без проблем перекрыть пролет около 30 м.

Основа для крыши

Виды деревянных ферм

Подобные конструкции могут использоваться не только при строительстве крыш, раньше, например, они использовались при строительстве мостов. Но, учитывая восприимчивость дерева к влаге и воздействию насекомых (несмотря на все защитные пропитки), в последнее время они используются главным образом именно для устройства крыши, или в качестве перекрытий между этажами в частном строительстве.

Что же касается классификации, то по назначению можно выделить:

• деревянные стропильные фермы – их можно собрать на земле, а потом просто поднять и закрепить на уже почти готовом доме. Это очень удобно и сокращает время строительства;
• фермы-перекрытия – в этом случае они используются в роли перекрытия между этажами.

На фото – заготовки для перекрытия

Есть определенные отличие и в форме конструкции, можно выделить такие типы как:

• с параллельными поясами – используются для устройства перекрытия между этажами;

Обратите внимание! Этот тип может использоваться и при сооружении крыши с небольшим уклоном.

• треугольные – при строительстве частных домов каркас крыши состоит из нескольких треугольных ферм, соединенных поверху деревянным брусом;
• прямоугольные фермы могут использоваться для устройства крыши с небольшим уклоном;
• возможны варианты с трапециевидным очертанием, а также с искривленным верхним поясом.

На схеме представлены разные варианты очертания верхнего пояса

Как правило, ферма из дерева изготавливается либо из деревянного бруса, либо из достаточно широких досок (если нагрузка будет главным образом вертикальной).

Но возможны и другие варианты:

• при необходимости восприятия больших нагрузок могут использоваться комбинированные конструкции. В них, например, нижний пояс может быть изготовлен из стали, а остальные элементы – быть деревянными. Это позволит максимально снизить вес, а металл без проблем выдержит эксплуатационную нагрузку;
• встречаются и фермы, изготовленные из фанерных труб. Главным преимуществом такого вида можно считать малый вес (даже по сравнению с аналогом из бруса или доски). Небольшая цена также может считаться преимуществом. Конечно, прочность таких сооружений несколько меньше, чем у аналогов, изготовленных из толстых брусьев, поэтому и используют их главным образом не в качестве несущих конструкций;

Схема узла из фанерных труб

• фермы, в которых сочетается стеклопластик и дерево можно считать экзотикой, но они существуют. Стеклопластик довольно прочный, к тому же обладает малым весом, так что конструкция получается довольно прочной и легкой;
• но чаще всего встречаются обычные конструкции, изготовленные из цельного либо клееного бруса, а также досок.

Подробнее о деревянных фермах

Человеку, далекому от строительства, использование ферм из дерева может показаться нелогичным – к чему тратить время на сборку такой конструкции, если можно просто перекрыть пролет деревянной балкой (читайте также статью “Деревянные панели для стен: выбор и установка”).

На самом деле – это не больше чем заблуждение и эти конструкции в некоторых случаях просто незаменимы. Например, балка пролетом 12 м только под действием собственного веса даст немалый прогиб и не может использоваться без дополнительных опор.

Преимущества и недостатки использования ферм из пиломатериалов

Использование подобных конструкций имеет ряд преимуществ:

• можно без труда перекрывать большие пролеты без установки дополнительных опор. Никакая балка не сможет составить им конкуренцию при пролете в несколько десятков метров;

Длина этой конструкции превышает 30 метров

• благодаря жесткости и невысокому весу их сборку можно организовать на земле, а потом уже доставлять на место установки;
• по сравнению с балками деформации намного меньше, прогибы настолько малы, что это никак не сказывается на состоянии потолков нижних этажей в случаях, когда используются деревянные перекрытия фермы;
• в просветах между элементами можно спрятать коммуникации, что положительно повлияет на интерьер помещения;
• при должной сноровке такие конструкции можно использовать и как элемент дизайна.

Конечно, не обошлось и без недостатков:

• по сравнению с балками толщина ферм все-таки намного больше, соответственно и толщина перекрытий между этажами велика;
• покупные конструкции стоят немало;
• если попытаться изготовить такую конструкцию самостоятельно, то особое внимание придется уделять узлам и качеству сборки в целом. Желательно, чтобы даже простенькая деревянная ферма 8 метров должна быть собрана идеально, без зазоров и щелей.

Узлы ферм

Узлы деревянных ферм – места соединения 2 и более элементов, именно его можно считать слабым местом всей конструкции. При небрежной сборке, некачественном соединении о жесткости конструкции можно забыть.

Соединение отдельных элементов в одно целое может выполняться несколькими способами, рассмотрим простейшую стропильную ферму:

• в коньковом узле стропила соединяются вполдерева и закрепляются болтами. Допускается использование металлических либо деревянных накладок для большей жесткости;

Коньковый и опорный узлы

• для жесткости необходима затяжка, соединяющая оба стропильных бруса. В этом случае в стропилах делается паз по размеру затяжки, и она фиксируется болтами;
• деревянная ферма 6 метров и большей длины (до 12) требует установки дополнительных связей (вертикальных и наклонных брусков) для обеспечения жесткости. Схема соединения будет выглядеть так – в вертикальной связи делаются небольшие пазы, в которые упираются наклонные связи. Дополнительно узел укрепляется металлической пластиной;
• также конструкция фермы крыши из дерева потребует надежного соединения со стеной. Самый простой способ сделать это – просто уложить деревянные брусья на стену и установить стропила в пазы, закрепив болтами.

На схеме – различные варианты стропильных ферм

Обратите внимание! Возможны варианты опорного узла с использованием потолочных балок, в таком случае они будут выполнять еще и роль затяжки. Правда, конструкция узла несколько усложнится.

Конструкции с параллельными поясами создаются, как правило с использованием специальных металлических пластин. Такие пластины для соединения деревянных ферм с одной стороны имеют ряд зубцов, которые надежно фиксируют узел.

Схема крепления с использованием потолочной балки

Самодельные фермы из дерева

Классификация конструкции и расчет деревянных ферм – это скорее забота специализированных организаций. Когда возникает необходимость в ее постройке своими силами, то чаще всего просто пользуются готовыми чертежами, тем более, что частные дома, как правило строятся типовыми.

Чаще всего фермы в частном строительстве используются при строительстве крыши. В этом случае можно посоветовать классическую конструкцию в виде треугольника с затяжкой, расположенной посередине либо внизу.

Точнее говоря, понадобится не 1, а несколько одинаковых конструкций, собрать которые можно на земле своими руками, а потом уже поднять наверх. Причем понадобится минимум инструментов – пила, молоток, накладки для узлов, болты либо гвозди.

Металлическая пластины для узлов

Обратите внимание! Исключением можно считать крыши сложной конфигурации с обилием скатов. В этом случае понадобится индивидуальный подход и лучше обратиться в проектную организацию.

В случае с такой крышей лучше не заниматься самодеятельностью

В принципе можно изготовить и перекрытия своими руками. Достаточно знать простейшую зависимость – для поясов опасное сечение находится в середине пролета, а для наклонных связей – у опор. Некоторые сложности может представлять точная разметка и обрезка брусков и досок, но это проблема решаемая.

В завершение

Фермы из дерева позволяют значительно расширить область применения пиломатериалов. Если обычные балки вряд ли получится использовать для перекрытия больших пролетов, то фермы такого недостатка лишены. Важно и то, что при небольшой сноровке изготовить такую конструкцию можно своими силами (см.также статью “Как в домашних условиях сделать состаренное дерево”).

На видео в этой статье показана сборка и установка стропильных ферм.

Источник