Изготовление стропильных ферм своими руками

Строительство деревянного навеса с большим пролётом: конструкция и технические решения

В загородном строительстве иногда требуется перекрыть большой пролёт без использования промежуточных опор. Наш портал уже рассказывал, как с помощью деревянных двутавровых балок сделать безопорное перекрытие в загородном доме большой длины, а также рассчитать допустимые нагрузки и сечение деревянных балок. В этой статье речь пойдёт о самостоятельном изготовлении деревянной фермы для безопорного пролета длиной свыше 7 метров.

• Как сделать деревянный навес для автомобиля.
• Чем перекрыть большой пролет без использования промежуточных опор.
• Как самостоятельно изготовить деревянную ферму.
• Какие инструменты для этого нужны.

Деревянный навес для хранения двух автомобилей своими руками

У меня есть загородный участок, на котором построен коттедж из бруса, и я захотел сделать открытый навес для парковки двух автомобилей. Для этого отвёл площадку на въезде размером 8х8 м. Площадка под парковку замощена брусчаткой, делать размеры меньше — неудобно, т.к. машины должны въезжать под углом 90 градусов. Промежуточных опор нет. В итоге мне нужно перекрыть расстояние свыше 7 метров деревом. Поэтому я решил сделать фермы из досок сечением 15х5 см и вот, что из этого получилось.

По фото видно, что деревянные фермы не выглядят чрезмерно массивно и украшают участок.

Но при этом выдерживают снеговую нагрузку для МО.

Теперь расскажем, как пользователь пришел к данному конструктиву. По словам ДохтуР13, перед началом строительства он перебрал множество вариантов как перекрыть большой пролёт деревом, если стандартная длина пиломатериала 6 м. Также он консультировался на портале, и многие ему предлагали, при таких размерах площадки под автомобили, не связываться с досками, а построить навес из металла.

У меня деревянный дом с двускатной крышей, поэтому и навес, чтобы выдержать всё в едином архитектурном стиле, тоже должен быть деревянным с простой двускаткой. Кроме этого, я уже работал с древесиной и купил для этого весь необходимый инструмент. Ставить на деревянные опорные столбы сечением 15х15 см навес из металла тоже не хотел. Остановился на деревянных фермах, с помощью которых можно перекрыть большой пролёт. Осталось просчитать несущую нагрузку и выбрать конструктив, т.к. фермы открыты и являются дизайнерским элементом навеса.

Как сделать деревянную ферму для большого пролета

Чтобы не ошибиться, ДохтуР13 воспользовался мощью коллективного разума FORUMHOUSE. Он создал тему, где попросил опытных пользователей портала помочь ему рассчитать деревянную ферму для пролёта 7.5 м. Также ДохтуР13 показал, как он видит дизайн такой фермы.

Но такой вариант показался пользователю не очень надежным, и он представил ещё один вариант крыши.

Предполагаемые размеры навеса:

• Ширина и длина по столбам – 7.5х7.5 м.
• Свес крыши – 50 см.
• Высота столбов – 2.5 м.
• Нижняя обвязка – брус сечением 15х15 см.
• Верхняя обвязка – брус сечением 15х15 см или спаренная доска 15х5 см.
• Обрешетка – сплошная из доски сечением 10х2.5 см.
• Высота конька 1.3-1.5 метра, т. е. угол наклона кровли 17-20°.
• Покрытие крыши – металлочерепица или профнастил.

По мнению Konstantin11, конструктив крыши навеса как на картинке выше годится только для стран с жарким климатом без снеговой нагрузки. Т.к. нет затяжек и мауэрлата, а при угле наклона кровли около 20 градусов на крышу ляжет много снега, и нужен запас по прочности.

При длине стропил 4.5 м и размерах 8.5х9 м общая площадь крыши – 76.5 кв. м. При таком угле наклона и покрытии из металлочерепицы, конструктив нужно рассчитывать, исходя из нагрузки в 400 кг на 1 кв. м площади (например, выпал мокрый снег). Т.е. крыша должна выдержать нагрузку около 30 тонн, что немало. Советую сделать шатровую или крестовую крышу как существенно более прочную конструкцию.

Такая крыша мне не подходит. У меня дом с двухскатной крышей, навес будет стоять напротив дома, поэтому должен быть выдержан в одном стиле с коттеджем. Кроме этого, четырехскатную крышу, а тем более крестовую, намного сложнее сделать.

В случае двускатной крыши с большим пролетом (более 4-х м) оптимальный вариант — использовать фермы с полноценной нижней затяжкой на МЗП (металлических зубчатых пластинах).

В итоге ДохтуР13 решил делать деревянные фермы на болтовых соединениях, или стальных скрытых коннекторах, без использования МЗП или накладок из фанеры, т.к. конструкция открытая, а зубчатые пластины испортят внешний вид ферм.

Один из вариантов такой фермы представлен на фото ниже.

Фишка ферм — применение специального металлического крепежа, который одновременно является элементом декора, но есть ряд нюансов:

• Где купить такой крепёж.
• Крепёж, как на картинке выше, рассчитан на конкретную крышу, включая угол раскрытия «лепестков», которые соответствуют углу наклона кровли.

Выход – самостоятельно рассчитывать крепёж, затем заказывать плазменную или лазерную резку металла со сверлением отверстий или сделать «самопал» — коннектор из широкой металлической полосы, толщиной 3-4 мм, и спрятать между двух досок, собрав пакет доска-металлическая полоса-доска.

Коннектор делается из толстой металлической полосы. Металл режется УШМ, затем сверлится вручную. Все соединения на болтах. У такой конструкции много плюсов — снаружи металл закрыт деревом, и видны только болты и гайки. Крепёж выполнен по единому шаблону и смотрится эстетично. Я уже делал подобную ферму и доволен результатом.

Рекомендации SergeChe по изготовлению коннектора для деревянных ферм:

• За основу берём уже рассчитанную на портале ферму под МЗП из доски 5х15 см.

• Металлические коннекторы могут быть вырезаны из цельного металлического листа или собраны из металлических полос шириной 12 см. Болты одновременно стягивают доски и соединяют элементы коннектора

Вариант ферм, одновременно являющихся элементом декора в помещении, с использованием скрытого коннектора.

Изготовление навеса для легковых автомобилей из деревянных ферм

После определения конструктива ферм из дерева, ДохтуР13 приступил к строительству навеса для автомобилей.

Процесс разбили на ряд последовательных шагов:

Стены поднимали с помощью пятерых рабочих.

2. Из оставшихся после строительства дома деревянных поддонов сделали стапель-шаблон, на котором собрали первую ферму — образец для изготовления шести остальных.

На одну ферму ушло 6 досок 145х45, и оставались два остатка по 0.5 метра.

3. Разобрав мастер-ферму, пользователь напилил на её основе заготовки и приступил к сборке всех деревянных ферм.

Первичная сборка шла на «глухарях» 6х120 мм и ершеных гвоздях на 90 мм. Конечная — на шпильки диаметром 12 мм.

4. Фермы из дерева как следует покрасили.

Доски нарезались на торцовочной пиле.

Также покрасили брусовый каркас навеса.

5. Затем приступили к монтажу ферм.

Фермы ставили вручную с помощью четырех человек. Делали это так: брали деревянную ферму, переворачивали ее вверх «ногами». Закидывали сперва одну «ногу», потом другую. И в перевернутом виде выставляли по месту. Так проще, потому что центр тяжести внизу. Потом с помощью доски поднимали конек фермы и временно крепили её на 120-е уголки.

Источник

Фермы из профильной трубы: рассчитываем и изготавливаем своими руками

Сегодня фермы из профильной трубы по праву считаются идеальным решением для строительства гаража, жилого дома и приусадебных построек. Прочные и долговечные, такие конструкции обходятся недорого, быстры в исполнении, и с ними способен справиться любой, кто хоть немного разбирается в математике и имеет навыки резки и сварки металла.

А как правильно подобрать профиль, рассчитать ферму, сделать в ней перемычки и установить, мы сейчас подробно расскажем. Для этого мы подготовили подробные мастер-классы изготовления ферм, видео-уроки и ценные советы от наших экспертов.

Содержание

Этап I. Проектируем ферму и ее элементы

Итак, что такое ферма? Это конструкция, которая связывает опоры в единое целое. Среди ее преимуществ: высокая прочность, отличные показатели эксплуатации, невысокая стоимость и хорошая устойчивость к деформациям и внешним нагрузкам.

Благодаря тому, что такие фермы обладают высокой несущей способностью, их ставят под любые кровельные материалы, независимо от их веса.

Использование в строительстве металлических ферм из прямоугольных замкнутых профилей считается одним из самых рациональных решений. И неспроста:

1. Главный секрет в экономии, благодаря удобному соединению всех элементов решетки.
2. Еще одно ценное преимущество профильных труб для ферм – это равная устойчивость в двух плоскостях, замечательная обтекаемость и удобство эксплуатации.
3. При своем малом весе такие фермы выдерживают серьезные нагрузки.

Отличаются стропильные фермы по очертанию поясов, типу сечения стержней и видам решетки. И при правильном подходе вы самостоятельно сможете сварить и установить ферму из профильной трубы любой сложности. Даже такую:

Этап II. Приобретаем качественный профиль

Итак, прежде, чем составить проект будущих ферм, сначала нужно определиться с такими важными пунктами, как:

• контуры, размер и форма будущей крыши;
• материал изготовления верхнего и нижнего поясов фермы, а также ее решетки;
• угол наклона и планируемая нагрузка.

Запомните одну простую вещь вещь: у каркаса из профильной трубы есть так называемые точки равновесия, которые важно определить для устойчивости всей фермы. И очень важно подобрать под эту нагрузку качественный материал:

Профильные трубы для ферм бывают двух видов сечений: прямоугольного или квадратного. Выпускаются они разного диаметра, с разной толщиной стенок:

• Для малогабаритных построек мы рекомендуем трубы до 4,5 метров длиной, сечением 40х20х2 мм.
• Если вы будете изготавливать фермы длиннее 5 метров, тогда выбирайте профиль с параметрами 40х40х2 мм.
• Для полномасштабного строительства крыши жилого дома вам понадобятся профильные трубы с такими параметрами: 40х60х3 мм.

Устойчивость всей конструкции прямо пропорциональна толщине профиля, поэтому для изготовления ферм не используйте трубы, предназначенные для стоек и каркасов. Также обратите внимание, каким именно методом было изготовлено изделие: электросварным, горячедеформированным или холодным деформированнием.

Если же вы беретесь изготавливать фермы самостоятельно, берите заготовки квадратного сечения – с ними работать проще всего. Приобретите квадратный профиль 3-5 мм толщиной, который будет достаточно прочным и по своим характеристикам близок к металлическим брусьям.

Обязательно учитывайте при проектировании снеговые и ветровые нагрузки в вашей местности. Ведь большое значение при выборе профиля имеет угол наклона ферм:

Более точно спроектировать ферму из профильной трубы вы сможете при помощи онлайн-калькуляторов.

Отметим только, что самая простая конструкция фермы из профильной трубы представляет собой несколько вертикальных стоек и горизонтальные уровни, на которые можно крепить стропила для крыши. Приобрести такой каркас можно в готовом виде, даже под заказ в любом городе России.

Этап III. Рассчитываем внутреннее напряжение ферм

Самое важное и ответственное задание – это правильно произвести расчет фермы из профильной трубы и подобрать нужный формат внутренней решетки. Для этого нам понадобится калькулятор или подобное ему другое программное обеспечение, а также некоторые табличные данные СНиПов, которые за это:

• СНиП 2.01.07-85 (воздействия, нагрузки).
• СНиП п-23-81 (данные по стальным конструкциям).

По возможности ознакомьтесь с этими документами.

Форма крыши и угол наклона

Ферма нужна для какой конкретно кровли? Односкатной, двускатной, купольной, арочная или шатровой? Самый простой вариант, конечно же, это изготовление стандартного односкатного навеса. Но и достаточно сложные фермы вы также способны рассчитать и изготовить самостоятельно:

Стандартная ферма состоит из таких важных элементов, как верхний и нижний пояс, стойки, раскосы и вспомогательные подкосы, которые еще называют шпренгелями. Внутри ферм располагается система решеток, для соединения труб используется сварные швы, клепки, специальные парные материалы и косынки.

И, если вы собираетесь изготовить сложную по форме крышу, то такие фермы станут для нее идеальным вариантом. Их очень удобно изготавливать по шаблону прямо на земле, и только потом поднимать наверх.

Чаще всего при строительстве небольшого дачного домика, гаража или бытовки применяются так называемые фермы полонсо – особая конструкция треугольных ферм, соединенных затяжками, и нижний пояс здесь выходит приподнятым.

По сути, в этом случае, чтобы повысить высоту конструкции, нижний пояс делают ломаным, и он тогда составляет 0,23 от длины полета. Для внутреннего пространства помещения очень удобно.

Итак, всего есть три основных варианта изготовления фермы в зависимости от наклона крыши:

• от 6 до 15°;
• от 15 до 20°;
• от 22 до 35°.

В чем разница спросите вы? Например, если угол конструкции будет небольшой, всего до 15°, тогда фермы рационально делать трапециевидной формы. И при этом вполне можно уменьшить вес самой конструкции, беря в высоту от 1/7 до 1/9 от от общей длины полета.

Т.е. руководствуйтесь таким правилом: чем меньше вес, тем больше должна быть высота фермы. А вот если мы вас будет иметь уже сложную геометрическую форму, тогда нужно выбрать другой тип фермы и решеток.

Виды ферм и формы крыши

Вот пример конкретных ферм для каждого вида крыши (односкатной, двускатной, сложной):

Давайте разберемся с видами ферм:

• Треугольные фермы – классика изготовления основы для крутых скатов крыши или навесов. Сечение труб для таких ферм нужно подбирать с учетом веса кровельных материалов, а также эксплуатации самой постройки. Треугольные фермы хороши тем, что обладают простыми формы, просты в расчете и исполнении. Их ценят за подкровельное обеспечение естественным светом. Но отметим и недостатки: это дополнительные профили и длинные стержни в центральных сегментах решетки. А также здесь вам придется столкнуться с некоторыми сложностями при сварке острых опорных углов.
• Следующий вид – полигональные фермы из профильной трубы. Они незаменимы при сооружении больших площадей. Сварка у них уже более сложной формы, а поэтому для облегченных конструкций их не проектируют. Зато такие фермы отличаются большей экономией металла и прочностью, что особенно хорошо для ангаров с большими пролетами.
• Прочной считается также ферма с параллельными поясами. Отличается от других такая ферма тем, что у нее все детали – повторяющиеся, с одинаковой длиной стержней, поясов и решеток. То есть здесь минимум стыков, а поэтому рассчитывать и варить такую из профильной трубы проще всего.
• Отдельный вид – это односкатная трапециевидная ферма с опорой на колонны. Такая ферма идеальна, когда необходима жесткая фиксация сооружения. У нее есть уклоны (раскосы) по боковым сторонам и отсутствуют длинные стержни верхней обрешетки. Подходит для крыш, которым особенно важна надежность.

Вот пример изготовления ферм из профильной трубы как универсального варианта, который подходит для любых садовых построек. Речь идет о треугольных фермах, и вы наверняка их уже видели много раз:

Треугольная ферма с ригелем тоже достаточно проста, и вполне подходит для строительства беседок и бытовки:

А вот арочные фермы в изготовлении уже намного сложнее, хотя и обладают рядом своих ценных преимуществ:

Главное ваша задача – центрировать элементы фермы из металла от центра тяжести по всем направлениям, говоря простым языком, минимизировать нагрузку и грамотно ее распределить.

Поэтому выбирайте тот вид ферм, который подходит для этой цели больше. Кроме перечисленных выше, популярностью пользуются также ферма-ножницы, асимметричная, П-образная, двухшарнирная, ферма с параллельными поясами и мансардная ферма с опорами и без них. А также мансардный вид фермы:

Типы решеток и точечная нагрузка

Вам будет интересно узнать, что определенный дизайн внутренних решеток ферм подбирается вовсе не из эстетических соображений, а вполне практичных: под форму крыши, геометрию потолка и расчет нагрузок.

Вам нужно спроектировать свою ферму таким образом, чтобы все силы сосредотачивались конкретно в узлах. Тогда в поясах, раскосах и шпренгелях изгибающих моментов не будет – они станут работать только на сжатие и растяжение. И тогда сечение таких элементов уменьшают до необходимого минимума, значительно при этом экономя на материале. И саму ферму ко всему вы спокойно можете сделать шарнирной.

В противном случае, на ферму будут постоянно действовать распределенная по стержням сила, и появится изгибающий момент, в дополнение к общему напряжению. И здесь тогда важно грамотно просчитать максимальное изгибающее значения для каждого отдельного стержня.

Тогда сечение таких стержней должно быть больше, чем если бы сама ферма была нагружена точечными силами. Подведем итог: фермы, на которых распределенная нагрузка действует равномерно, изготавливают из коротких элементов с шарнирными узлами.

Давайте разберемся, в чем преимущество того или иного вида решетки в плане распределения нагрузки:

• Треугольная система решетки всегда применяются в фермах с параллельными поясами и трапецеидальной ферме. Ее основное преимущество в том, что она дает самую маленькую суммарную длину решетки.
• Раскосная система хороша при небольшой высоте ферм. Но расход материала на нее немалый, ведь здесь весь путь усилия идет через узлы и стержни решетки. А поэтому при проектировании важно заложить максимум стержней, чтобы длинные элементы оказались растянутыми, а стойки – сжатыми.
• Еще один вид – шпренгельная решетка. Ее изготавливают в случае нагрузок верхнего пояса, а также тогда, когда нужно уменьшить длину самой решетки. Здесь преимущество в соблюдении оптимального расстояния между элементами всех поперечных конструкций, которое, в свою очередь, позволяет сохранить нормальное расстояние между прогонами, что будет практичным моментом для монтажа элементов кровли. Но создавать такой решетку своими руками – довольно трудоемкое занятие с дополнительным расходам металла.
• Крестовидная решетка позволяет распределить нагрузку на ферму сразу в обоих направлениях.
• Еще один вид решетки – перекрестная, где раскосы крепятся прямо к стенке фермы.
• И, наконец полураскосная и ромбическая решетки, самая жесткая из перечисленных. Здесь взаимодействует сразу две системы раскосов.

Мы подготовили для вас иллюстрацию, где собрали все виды ферм и их решеток вместе:

Вот пример того, как изготавливают ферму с треугольной решеткой:

Изготовление фермы с раскосной решеткой выглядит так:

Нельзя сказать, что какой-то из видов ферм определенно лучше или хуже другого – каждый из них ценен меньшим расходом материалов, более легким весом, несущими способностями и методом крепления. Рисунок отвечает за то, какая схема нагрузок будет на нее действовать. И от выбранного типа решетки напрямую будет зависеть то, какой будет вес фермы, внешний вид и трудоемкость ее изготовления.

Отметим еще такой необычный вариант изготовления фермы, когда она сама по себе становится частью или опорой для другой, деревянной:

Этап IV. Изготавливаем и устанавливаем фермы

Мы дадим вам несколько ценных советов, как самостоятельное без особых сложностей сварить такие фермы прямо у себя на участке:

• Вариант первый: можно обратиться к заводу, и они сделают на заказ по вашему рисунку все нужные отдельные элементы, которые вам останется только сварить уже на месте.
• Второй вариант: приобретите готовый профиль. Тогда вам останется только обшить фермы изнутри досками или фанерами, а в промежутке уложить по необходимости утеплитель. Но и обойдется этот способ, конечно же, дороже.

Вот, к примеру, хороший видео-урок, как удлинить трубу при помощи сварки и достичь идеальной геометрии:

Вот также очень полезное видео, как отрезать трубу под углом 45°:

Итак, теперь подходим непосредственно к сборке самих ферм. Справиться с этим вам поможет такая пошаговая инструкция:

• Шаг 1. Сначала подготовьте фермы. Лучше их заранее сваривать прямо на земле.
• Шаг 2. Установите вертикальные опоры для будущих ферм. Крайне важно, чтобы они были действительно вертикальными, поэтому проверьте их отвесом.
• Шаг 3. Теперь возьмите продольные трубы и приварите их к опорным стойкам.
• Шаг 4. Поднимите фермы и приварите их к продольным трубам. После этого все места соединения важно очистить.
• Шаг 5. Готовый каркас покрасьте специальной краской, предварительно очистив и обезжирив его. Особое внимание при этом уделите местам соединения профильных труб.

С чем еще сталкиваются те, кто изготавливает такие фермы в домашних условиях? Во-первых, заранее продумайте опорные столики, на которых вы будете класть ферму. Далеко не лучший вариант бросить ее на землю – работать будет очень неудобно.

Поэтому лучше поставить небольшие мосты-опоры, которые будут немного шире, чем нижний и верхний пояс фермы. Ведь вы будете вручную замерять и вкладывать между поясами перемычки, и важно, чтобы они не проваливались на землю.

Следующий важный момент: фермы из профильной трубы тяжеловаты на вес, а поэтом вам понадобится помощь минимум еще одного человека. Кроме того, не помешает подмога и в такой нудной и кропотливой работе, как зашкуривание металла перед варкой.

Также в некоторых конструкциях приходится сочетать разные виды ферм, чтобы присоединить крышу к стене здания:

Еще учитывайте, что нарезать фермы вам нужно будет много, для всех элементов, а поэтому советуем вам либо приобрести, либо соорудить самодельный станок по типу того, что в нашем мастер-классе. Вот как он работает:

Во так, шаг за шагом, вы составите чертеж, рассчитаете решетку фермы, сделаете заготовки и сварите конструкцию уже на месте. Причем у вас в расходе будут также и остатки профильных труб, поэтому, ничего не нужно будет выбрасывать – все это понадобится для второстепенных деталей навеса или ангара!

Этап V. Зачищаем и окрашиваем готовые фермы

После того, как вы установите фермы на их постоянное место, обязательно обработайте их антикоррозийными составами и окраски полимерными красками. Идеально подойдет для этой цели краска, которая отличается долговечностью и устойчивостью к ультрафиолету:

Вот и все, ферма из профильной трубы готова! Остаются только финишные работы по обшивке ферм изнутри отделкой и снаружи кровельным материалом:

Поверьте, изготовить металлическую ферму из профильной трубы для вас на самом деле не составит большого труда. Огромную роль играет грамотно составленный чертеж, качественная сварка фермы из профильной трубы и желание все сделать правильно и аккуратно.

Источник