Стропильная ферма и подстропильная ферма: Отличия стропильной и подстропильной фермы

1.Стропильные и подстропильные фермы. Общая характеристика и классификация ферм. Фонари.

Ферма –система стержней соединенных между собой в узлах и образующих геометрически неизменяемую конструкцию. Плоские фермы воспринимают нагрузку, приложенную только в их плоскости, и нуждаются в закреплении их связями. Пространственные фермы образуют жесткий пространств брус, воспринимающий нагрузку в любом направлении

Выбор типа ферм зависит от технологических условий производства, конструкции кровли и технико-экономических соображений. ПРИ РУЛОННЫХ КРОВЛЯХ—трапециевидные фермы и с параллельными поясами. (а,б)При устройстве ХОЛОДНЫХ КРОВЕЛЬ- треугольные или двускатные с параллельными поясами фермы. (в,г). В МНОГОПРОЛЕТНЫХ ЗДАНИЯХ с наружным отводом воды –односкатные фермы(д,е)

Высоту ферм в середине пролета принимают на основе технико-экономического анализа с учетом перевозки. В зданиях с подвесным транспортом высота ферм определяется с учетом повышенных требований к жесткости покрытия.

Внутрицеховые коммуникации размещают в межферменном пространстве. Высота фермы по опоре зависит от типа сопряжения ригеля с колонной. При жестком сопряжении не меньше (1\13…1\17)пролета. Решетку стропильных ферм обычно проектируют треугольной с дополнительными стойами. Размер панели верхнего пояса кратно 3м. при частом расположении прогонов и ширине плит 1.5 м применяют фермы со шпренгельной решеткой,чтобы ислючить работу верхних поясов ферм на местный изгиб при внеузловой передаче нагрузки.

Подстропильные фермы проектируют с параллельными поясами, треугольной решеткой и стойками, к которым крепят стропильные фермы. Высота подстропильных ферм определяется конструкцией узлы примыкания стропильной фермы и зависит от ее высоты. Оычно стропильные фермы с пераллельными поясами и траециевидные примыкают к подстропильным сбоку и и их высоты близки.треугольные стропильные фермы опираются сверху. Узел присыкания стропильных ферм к подстропильным обычо выполняется шарнирным.

Сечение ферм—из уголков нерационально.Использют больше из круглых труб и замкнутых профилей. При конструировании фермы разбивают на отправочные марки. Длина отправ марки определяется условиями транспортирования. При 18м ферму целиков перевозят,а большие рабивают на 2-3 элемента.

Фонари.от назначения зданий подразделяются на светоаэрационные и аэрационные. Для пролета здания до 18м принимаются ширина фонаря 6м, для больших пролетов – 12м. Поперечная конструкция фонаря состоит /из стоек, воспринимающих вертикальную нагрузку от покрытия и снега, и раскосов, служащих для обеспечения геометрической неизменяемости фонаря и восприятия ветровых нагрузок. Рассчитывают фонари на нагрузки от покрытия, снеговую и ветровую

Жесткость балки складывается из жесткости всех элементов, обеспечивающих пространственную работу. Существенное значение имеет конструкция кровли. Если кровля мало податлива (например, при железобетонных панелях, приваренных к верхним поясам ферм), то жесткость балки можно считать бесконечной, т.

е. кровлю «жесткой». Если же кровля выполнена из мелкоразмерных элементов, то она не может вос­принимать значительные горизонтальные нагрузки и передача усилий обеспечивается главным образом горизонтальными продольными связями по нижнему поясу ферм, а участие в работе кровли не учитывается. Исследования показали, что при нежесткой кровле в работу вовлекается 5—6 рам вместе с загруженной и для определения коэф, пространственной работы можно рассмотреть пятиопорную неразрезную балку на упругосмещаюшихся опорах (см. рис в). Реакция в опоре, соответствующей загруженной раме, зависит от соотношения жесткости самой опоры и жесткости балки (связей), т. е. от высоты колонны Н, соотношения погонных жесткостеи верхней и нижней частей ступенчатой колонны, шага поперечных рам и суммарной жесткости горизонтальных элементов, перераспределяющих усилия. Вертикальные и горизонтальные нагрузки от кра­на, расположенного невыгоднейшим образом по отношению к рассмат­риваемой раме, одновременно воздействуют и на рамы, смежные с ней.
При этом уменьшается величина упругого отпора связей, нагружается рассчитываемая рама. Обычно достаточно учесть влияние нагрузки на две смежные рамы по отношению к средней рассматриваемой раме данного блока. По формулам определяют полную величину упругого отпора для рамы и Смещение рамы с учетом пространственной работы. При расчете статически неопределимых систем требуется знать жесткости EI элементов или при одном и том же модуле упругости E – соотношение моментов инерции. Этими моментами инерции предварительно задаются на основе прикидочных расчетов или ранее запроектированных аналогичных рам. Обычно соотношения моментов инерции элементов рамы находятся в пределах.Отклонение в соотношениях жестокостей элементов рамы до 30 % мало отражается на расчетных усилиях в раме, Нагрузки на раму собирают раздельно по видам (от собственного веса конструкций, снега, ветра, кранов и.т.д.). От каждой нагрузки определяют усилия и затем составляют их самые невыгодные сочетания. Установив с допустимыми упрощениями расчетную схему рамы, ее расчет на отдельные загружения выполняют или непосредственно способами строительной механики (метод сил, перемещений, распределения моментов) или использование таблиц, формул, графиков или с помощью ЭВМ.
При расчете поперечных рам учитывается пространственная работа каркаса..

преимущества и недостатки, материалы для строительства пролёта и расчёты

Для надёжной установки кровли на любую постройку требуется основание. В его качестве служат стропила, которые обычно укладываются на несущую балку. Но это не всегда надёжное и эффективное решение, особенно для длинных крыш. В качестве альтернативы получила широкое применение стропильная ферма, которая отличается низкой стоимостью, повышенной прочностью и простотой установки. Такая конструкция способна перекрыть до 30 метров крыши.

  • Виды конструкций
  • Материалы изготовления
  • Достоинства и недостатки
  • Правильные узлы — надёжная стыковка
    • Жёсткие соединения
    • Скользящий вариант
  • Особенности монтажа

Виды конструкций

Фермы из древесины ранее использовали в строительстве при возведении мостов. Но дерево восприимчиво к воздействию атмосферных осадков, и его повреждают насекомые, невзирая на многочисленные пропитки.

На сегодняшний день активное использование деревянных ферм продолжается только для формирования основания крыши. В некоторых случаях индивидуальной жилой застройки применяют фермы из дерева в качестве перекрытий между этажами.

Классификация по назначению:

  1. С наслонными стропилами. Это распорные конструкции, которые имеют незначительные параметры. Применяют для формирования перекрытий длинной не более 18 метров.
  2. С висячими стропилами. Это система, которая состоит из нескольких стропил и соединяющих узлов. Ферму такого вида можно выполнять в различных вариантах, даже с асимметрией. Этот вид предпочтительнее для формирования основания для крыши. При большой длине этой фермы требуется установка дополнительных распорок, чтобы усилить конструкцию.

Конструкции различаются не только типом стропил, но и по своей форме. Отличия заключаются в очертаниях поясов. Что такое ферма в строительстве — это пространственная конструкция, которая служит основанием для закрепления вспомогательных элементов.

Классификация по форме:

  1. Параллельные пояса. Применяют для формирования перекрытий между этажами. Однако конструкцию можно использовать на крышах с малым углом ската.
  2. Треугольные. Используется в небольших индивидуальных домах. Каркас выполняют из нескольких треугольников, которые соединяют при помощи нескольких деревянных брусков.
  3. Прямоугольные. Используют на крышах с небольшим уклоном.
  4. Существуют варианты соединений с трапециевидным очертанием, а также искривлённым верхним поясом. Широкое распространение они не получили по причине сложности изготовления.

Форма элементов обусловлена запасом прочности, который формируется исходя из длины крыши. Для короткой крыши достаточно простой треугольной конструкции. Длинную же ферму требуется оснащать дополнительными элементами или выбирать более сложный вариант — например, трапециевидный.

Часто приходится импровизировать в процессе изготовления из-за несимметричных крыш.

Материалы изготовления

Брус из дерева применяется чаще всего. При большой вертикальной нагрузке используют широкую доску. Существуют иные варианты:

  1. В целях закрепления элементов с большой массой используют комбинированный вариант. Так, основание фермы могут выполнить из стали, а остальную часть — из дерева. Это позволяет несколько снизить вес без потери прочности. Методы исполнения при этом могут меняться путём комбинирования материалов.
  2. Фанерные трубы. Такой вариант обладает преимуществом в виде малого веса. Фанерные трубы даже легче досок. Это позволяет сформировать низкую стоимость на изделие. Однако в качестве несущей конструкции ферму из фанерных труб используют редко по причине меньшей прочности.
  3. Фермы из стеклопластика в сочетании с деревом встречаются крайне редко. Стеклопластик имеет малый вес и высокую прочность.

Сооружения из цельного бруса или клееных досок наиболее распространены. Конечный выбор зависит от требуемых показателей прочности и бюджета. В строительстве индивидуальных жилых домов выгоднее применять только древесину.

Достоинства и недостатки

Преимущества использования стропильной и подстропильной фермы:

  1. Не требуется устанавливать дополнительные опоры при больших пролётах.
  2. Высокая жёсткость.
  3. Малый вес, который позволяет организовать сборку на земле, а затем поднять на место крепления.
  4. Деформация практически отсутствует. Прогибы не заметить можно только с высокоточным инструментом.
  5. В пространстве между элементами фермы можно провести коммуникации или уложить утеплитель.
  6. Можно создать фигурные детали, которые будут служить элементом декора.
  7. Возможность собрать ферму на земле, а затем поднять её на крышу для установки.

Малый вес и высокая жёсткость — это определяющие параметры при выборе стропильной фермы в качестве основания кровли. Плюсом является возможность сборки на земле с последующей установкой.

Недостатки системе тоже присущи:

  1. Высокая стоимость готового изделия заводского изготовления.
  2. Фермы имеют большие размеры, поэтому подкровельное пространство будет несколько съедено.
  3. При самостоятельном изготовлении нужно уделить внимание качеству узлов. Да и сборка должна быть в целом на высоком уровне — идеально, без зазоров и щелей. Поэтому за неимением навыков и инструментов качественную ферму сделать не получится.

Сложность заключается в самостоятельной сборке — её нельзя проводить спустя рукава. Высокая точность соединения узлов гарантирует качество основания крыши. За неимением строительного опыта ферму лучше купить, но придётся переплатить.

Правильные узлы — надёжная стыковка

Узел деревянной фермы — это место стыковки дух и более элементов. Является слабым местом сооружения. Если сборка выполнена некачественно, с зазорами, то ферма не получит требуемую высокую жёсткость.

Варианты исполнения узлов:

  1. Соединения ног с мауэрлатом.
  2. Дополнительные связи для усиления жёсткости.
  3. Соединения стропил для увеличения их длинны.

Существуют разные способы монтажа деталей, которые позволяют получить жёсткое или скользящее соединения. В первом случае нужно внимательно подходить к работе, поскольку из-за переменчивых погодных условий древесина может сжиматься и расширяться. В результате может появиться деформация.

Жёсткие соединения

Детали при этом способе соединяются намертво. По этой причине древесина должна быть высокого качества и обработана специальными составами для отталкивания влаги. При некачественном материале возможен разрыв соединения из-за деформации.

Классификация:

  1. Врубка в стропильную ногу. Её глубина не должна быть больше трети высоты доски. Стропила при этом должны упираться в мауэрлат. Фиксировать их нужно под углом, гвоздями или саморезами.
  2. Нашивка подпорных брусков на стропила. Закрепляются бруски при помощи металлических уголков.

Вся нагрузка ложится на несущие стены. Поэтому они должны быть усиленными, а материал крыши лёгким.

Скользящий вариант

Соединение скользящего типа используют только для наслонных стропил. Висящие стропила упираются на коньковый прогон, в результате несущие стены не принимают нагрузку. Для установки крыши такой вариант установки неприемлем.

Особенности монтажа

Установку на крышу здания нужно выполнять с учётом некоторых особенностей. Если сборка будет проводиться на земле, то расчёт деревянной фермы нужно провести до начала процесса сборки — на стадии проектирования.

Технологические решения монтажа:

  • Мауэрлат — располагается сверху несущих стен. На него должны опираться «ноги» стропильной фермы.
  • При расстоянии пролёта между стенами менее 6 метров можно не устанавливать дополнительные промежуточные подпорки.
  • Для деревянных ферм пролётом 12 метров требуется устанавливать промежуточную подпорку. При большей длине пролётов подпорок должно быть 2.
  • Начинают монтаж с установки промежуточных подпорок. Затем монтируют лежни и подкладные доски.
  • Стойки выверяют отвесом перед тем, как закрепить. Фиксировать их нужно специальными раскреплениями.
  • Монтаж подпорок и обрешётки — это завершающий этап.

Конечные эксплуатационные характеристики зависят от типа деревянной стропильной фермы и качества монтажных работ.

Разметка стропил — это тот элемент, на который требуется обратить повышенное внимание при самостоятельном изготовлении. Все работы нужно проводить на земле, чтобы было удобно работать. Элементы опирают на специальные козлы, которые позволяют удобно размещать конструкцию. Перед закреплением готовой фермы на крыше следует использовать временное крепление для проверки точности изготовления.

Что такое фермы? Как работают фермы в каркасе дома

Одним из вариантов каркаса крыши является использование системы ферм. Использование ферм над стропилами дает ряд преимуществ, в том числе создание максимальной прочности для восприятия внешних нагрузок и снижение общей стоимости проекта. Узнайте, как фермы работают конструктивно, а также о конкретных конструкциях, которые можно использовать в строительстве.

Ферма представляет собой паутинообразную конструкцию крыши из дерева или стали, в которой используется растяжение и сжатие для создания прочных и легких компонентов, способных перекрывать большие расстояния. Стороны сжимаются, а дно растягивается, чтобы сопротивляться разрыву. Инженеры проектируют фермы так, чтобы они выдерживали три типа нагрузок, связанных со зданием: 

В качестве альтернативы стропилам используются стропильные фермы, рассчитанные на больший вес. Фермы обычно строятся на заводе, а не на строительной площадке, что делает их менее дорогими — фактически они могут сократить затраты на каркас крыши на целых 50%.

Сила сжатия является ключевым понятием, которое необходимо понимать при работе над любым строительным проектом, независимо от его размера. Сжатие — это сила, которая сближает элементы, а напряжение их разъединяет. Конструкция ферм и других частей каркаса дома распределяет нагрузки на землю.

Ферма крыши состоит из трех компонентов: верхнего пояса, нижнего пояса и раскосов. Существует множество различных конструкций, которые можно использовать для фермы. В большинстве случаев есть два верхних пояса и один нижний пояс, которые соединяются в треугольную форму. Стойки, используемые в качестве распорок, чередуются по разным схемам, чтобы распределить нагрузку по верхнему и нижнему поясам.

При строительстве конструкции подрядчик обычно не несет ответственности за строительство ферм крыши. Вместо этого они будут предварительно изготовлены на заводе, а затем доставлены на место работы. Чтобы помочь вам в процессе установки, должны быть инструкции и схемы того, как каждый элемент вписывается в общий дизайн. Обычно две основные фермы устанавливаются с обоих концов крыши, затем сверху устанавливается коньковая балка для их соединения. Далее крепятся любые дополнительные фермы.

Одним из вариантов каркаса крыши является использование стропильной системы. Использование ферм над стропилами дает ряд преимуществ, в том числе создание максимальной прочности для восприятия внешних нагрузок и снижение общей стоимости проекта. Узнайте, как фермы работают конструктивно, а также о конкретных конструкциях, которые можно использовать в строительстве.

Что такое ферма?

Ферма представляет собой паутинную конструкцию крыши из дерева или стали, в которой используется растяжение и сжатие для создания прочных и легких компонентов, способных перекрывать большие расстояния. Стороны сжимаются, а дно растягивается, чтобы сопротивляться разрыву. Инженеры проектируют фермы так, чтобы они выдерживали три типа нагрузок, связанных со зданием: 

  • Переменные нагрузки. К нестационарным силам внутри здания относятся люди, мебель, техника и автомобили.
  • Постоянные грузы. Постоянные нагрузки, такие как балки, стены и полы, составляют структуру здания.
  • Экологические нагрузки. Такие силы, как ветер, дождь или снег, воздействуют на здание сбоку.

В качестве альтернативы стропилам используются стропильные фермы, рассчитанные на больший вес. Фермы обычно строятся на заводе, а не на строительной площадке, что делает их менее дорогими — фактически они могут сократить затраты на каркас крыши на целых 50%.

Что такое сила сжатия?

Сила сжатия является ключевым понятием, которое необходимо понимать при работе над любым строительным проектом, независимо от его размера. Сжатие — это сила, которая сближает элементы, а напряжение их разъединяет. Конструкция ферм и других частей каркаса дома распределяет нагрузки на землю.

Элементы фермы

Ферма крыши состоит из трех компонентов: верхнего пояса, нижнего пояса и раскосов. Существует множество различных конструкций, которые можно использовать для фермы. В большинстве случаев есть два верхних пояса и один нижний пояс, которые соединяются в треугольную форму. Стойки, используемые в качестве распорок, чередуются по разным схемам, чтобы распределить нагрузку по верхнему и нижнему поясам.

При строительстве конструкции подрядчик обычно не несет ответственности за строительство ферм крыши. Вместо этого они будут предварительно изготовлены на заводе, а затем доставлены на место работы. Чтобы помочь вам в процессе установки, должны быть инструкции и схемы того, как каждый элемент вписывается в общий дизайн. Обычно две основные фермы устанавливаются с обоих концов крыши, затем сверху устанавливается коньковая балка для их соединения. Далее крепятся любые дополнительные фермы.

Поскольку фермы требуют нижнего пояса для создания сжатия и растяжения, под ним обычно должен быть плоский потолок. Нет места для создания мансарды или сводчатого потолка. Домовладельцы, которым нужен любой из этих элементов дизайна, должны вместо этого выбрать стропила, что может увеличить стоимость проекта.

6 типов ферм

Ферму можно сконфигурировать различными способами. Вот краткий обзор некоторых из самых популярных типов конструкций ферм.

  • Ферма Уоррена . Ферма Уоррена, обычно используемая для мостов, спроектирована с использованием нескольких равносторонних треугольников, а не вертикальных элементов. Каждая диагональная часть чередуется между напряжением и сжатием. Однако можно добавить вертикальные элементы, чтобы удлинить пролет конструкции с помощью ферм Уоррена.
  • Ферма Пратта. В ферменной системе Pratt используются как вертикальные, так и диагональные элементы. Вертикальные части сжимаются, а диагональные – растягиваются. Все диагональные части указывают на центральные вертикальные элементы. Первоначально разработанная для мостов ферма Пратта была модифицирована и для использования на крышах.
  • Ферма King Post . Эта форма ферм экономична, проста и эстетична при использовании для крыш. Есть два верхних пояса и один нижний пояс с центральной вертикальной стойкой (метко названной King Post) в центре посередине. Нижний пояс может быть изогнут для элегантного вида, когда ферма крыши остается открытой.
  • Ферма Queen Post . Ферма Queen Post похожа на конструкцию King. Но вместо одной центральной стойки посередине ферма Queen Post имеет две более короткие стойки, поддерживающие верхний и нижний пояса. Одним из преимуществ является то, что этот тип фермы может иметь отверстия с более длинным пролетом по сравнению с фермой King.
  • Фронтонная ферма . Это еще один тип фермы крыши, в которой три элемента фермы образуют треугольник. В центре есть несколько вертикальных элементов, обеспечивающих дополнительную поддержку. Этот стиль часто используется на каждом конце крыши.
  • Ферма Виренделя . Ферма Viernedeel уникальна тем, что в ней не используются диагональные элементы. Верхний и нижний пояса обычно параллельны, с несколькими вертикальными элементами, охватывающими всю ширину фермы. Хотя фермы Vierendeel не так распространены, как другие конструкции ферм, они могут быть выгодны, поскольку отсутствие диагональных элементов оставляет место для окон или дверей.

Понимание того, как работают фермы, имеет решающее значение для структурной целостности любого здания. Инженер проектирует фермы крыши проекта, которые производитель затем производит и поставляет. Оттуда работа подрядчика состоит в том, чтобы установить фермы как часть каркаса дома, чтобы убедиться, что он может выдерживать живые, неподвижные и экологические нагрузки.

MT Copeland предлагает онлайн-уроки на основе видео, которые дают вам основы основ строительства с реальными приложениями, такими как как работает каркас дома . C Девочки включают профессионально созданные видеоролики, которые преподают практикующие мастера, а также дополнительные загружаемые материалы, такие как викторины, чертежи и другие материалы, которые помогут вам освоить навыки.

Рекомендуемый инструктор

Джордан Смит

Джордан Смит является генеральным директором и основателем Smith House Company, строительной фирмы, расположенной в Остине, штат Техас. Он научился строить и сваривать, работая на ферме со своим дедушкой, и после получения степени в области сварки и инженерии материалов, он провел следующие 10 лет, работая в тяжелом строительстве, создавая все, от роботов до кораблей и морских нефтяных вышек, прежде чем перейти к жилое строительство. Проработав пару лет с ведущими строителями отрасли в Остине, Джордан и его жена Вероника самостоятельно основали Smith House Co. Smith House Co. стремится строить более красивые, функциональные и устойчивые пространства, которые являются самоподдерживающимися и гармонируют с окружающей их природой.

Изучение классов

Стройте умнее

Получайте последние новости о новых курсах, специальных тренингах, ресурсах и многом другом.

Ферма | здание | Британика

  • Развлечения и поп-культура
  • География и путешествия
  • Здоровье и медицина
  • Образ жизни и социальные вопросы
  • Литература
  • Философия и религия
  • Политика, право и правительство
  • Наука
  • Спорт и отдых
  • Технология
  • Изобразительное искусство
  • Всемирная история
  • В этот день в истории
  • Викторины
  • Подкасты
  • Словарь
  • Биографии
  • Резюме
  • Популярные вопросы
  • Инфографика
  • Демистификация
  • Списки
  • #WTFact
  • Товарищи
  • Галереи изображений
  • Прожектор
  • Форум
  • Один хороший факт
  • Развлечения и поп-культура
  • География и путешествия
  • Здоровье и медицина
  • Образ жизни и социальные вопросы
  • Литература
  • Философия и религия
  • Политика, право и правительство
  • Наука
  • Спорт и отдых
  • Технология
  • Изобразительное искусство
  • Всемирная история
  • Britannica объясняет
    В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
  • Britannica Classics
    Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
  • Demystified Videos
    В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
  • #WTFact Видео
    В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
  • На этот раз в истории
    В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.
  • Студенческий портал
    Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
  • Портал COVID-19
    Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
  • 100 женщин
    Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.