Дата: 26.06.2019
Возможность безопорного перекрытия больших площадей значительно расширяет архитектурные возможности при проектировании дома.
Положительное решение балочного вопроса позволяет «играть» с объёмом комнат, устанавливать панорамные окна, строить большие залы.
Но если перекрыть «деревом» расстояние в 3-4 метра не трудно, то, какие балки использовать на пролете 5 м и более – это уже сложный вопрос.
Деревянные балки перекрытия — размеры и нагрузки
Сделали деревянное перекрытие в брусовом доме, а пол трясётся, прогибается, появился эффект «батута»; хотим делать деревянные балки перекрытия 7 метров; нужно перекрыть комнату длиной в 6, 8 метров так, чтобы не опирать лаги на промежуточные опоры; какой должна быть балка перекрытия на пролет 6 метров, дом из бруса; как быть, если хочется сделать свободную планировку – такие вопросы часто задаются форумчанами.
У меня дом примерно 10х10 метров. На перекрытие я «кинул» деревянные лаги, их длина — 5 метров, сечение — 200х50. Расстояние между лагами – 60 см. В процессе эксплуатации перекрытия выяснилось, что когда дети бегают в одной комнате, а ты стоишь в другой, то по полу идёт достаточно сильная вибрация.
И подобный случай далеко не единственный.
Не могу понять, какие балки для межэтажных перекрытий нужны. У меня дом 12х12 метров, 2-х этажный. Первый этаж сложен из газобетона, второй этаж мансардный, деревянный, перекрыт брусом 6000х150х200мм, уложенным через каждые 80 см. Лаги положены на двутавр, который опирается на столб, установленный посередине первого этажа. Когда хожу по второму этажу, то чувствую тряску.
Балки на длинные пролеты должны выдерживать большие нагрузки, поэтому, чтобы возвести прочное и надёжное деревянное перекрытие с большим пролётом, их нужно тщательно рассчитать.
В первую очередь, необходимо понять, какую нагрузку сможет выдержать деревянная лага того или иного сечения.
И потом продумать, определив нагрузку для балки перекрытия, какие надо будет делать черновое и финишное покрытие пола; чем будет подшиваться потолок; будет ли этаж полноценным жилым помещением или нежилым чердаком над гаражом.
Чтобы рассчитать нагрузку на балки перекрытия, нужно сложить:
- Нагрузку от собственного веса всех конструкционных элементов перекрытия. Сюда входит вес балок, утеплителя, крепежа, покрытия пола, потолок и т.д.
- Эксплуатационную нагрузку. Эксплуатационная нагрузка может быть постоянной и временной.
При подсчёте эксплуатационной нагрузки учитывается масса людей, мебели, бытовых приборов и т.д. Нагрузка временно возрастает при приходе гостей, шумных торжествах, перестановке мебели, если её отодвинуть от стен в центр комнаты.
Поэтому при расчёте эксплуатационной нагрузки необходимо продумать всё – вплоть до того, какую мебель планируется ставить, и есть ли вероятность в будущем установки спортивного тренажёра, который тоже весит далеко не один килограмм.
За нагрузку, действующую на деревянные балки перекрытия большой длины, принимаются следующие значения (для чердачных и межэтажных перекрытий):
- Чердачное перекрытие – 150 кг/кв.м. Где (по СНиП 2.01.07-85), с учётом коэффициента запаса – 50 кг/кв.м – это нагрузка от собственного веса перекрытия, а 100 кг/кв.м — нормативная нагрузка.
Если на чердаке планируется хранить вещи, материалы и прочие, необходимые в быту предметы, то нагрузка принимается равной 250 кг/кв.м.
- Для междуэтажных перекрытий и перекрытий мансардного этажа общая нагрузка берётся из расчёта 350-400 кг/кв.м.
Вот какие балки на пролете 4 метра допускаются нормативами.
Чаще всего при строительстве деревянных перекрытий используются доски и брус так называемых ходовых размеров: 50х150, 50х200, 100х150 и т.д. Такие балки удовлетворяют нормам (после расчёта), если планируется перекрывать проём не более четырех метров.
- Для перекрытия длиной в 6 и более метров размеры 50х150, 50х200, 100х150 уже не подходят.
- Деревянная балка более 6 метров: тонкости
- Балка для пролета 6 метров и более не должна делаться из бруса и досок ходовых размеров.
Следует запомнить правило: прочность и жёсткость перекрытия в большей степени зависят от высоты балки и в меньшей степени – от её ширины.
На балку перекрытия действует распределённая и сосредоточенная нагрузка. Поэтому деревянные балки для больших пролетов проектируются не «впритык», а с запасом по прочности и допустимому прогибу. Это обеспечивает нормальную и безопасную эксплуатацию перекрытия.
50х200 — перекрытие для проема 4 и 5 метров.
Для расчёта нагрузки, которую выдержит перекрытие, надо обладать соответствующими знаниями. Чтобы не углубляться в формулы сопромата (а при строительстве гаража это точно избыточно), обычному застройщику достаточно воспользоваться онлайн-калькуляторами по расчёту деревянных однопролётных балок.
Самостройщик чаще всего не является профессиональным проектировщиком. Всё, что он хочет знать, – это какие балки нужно смонтировать в перекрытии, чтобы оно отвечало основным требованиям про прочности и надёжности. Это и позволяют высчитать онлайн-калькуляторы.
Пользоваться такими калькуляторам просто. Чтобы сделать расчеты необходимые значения, достаточно ввести размеры лаг и длину пролёта, которые они должны перекрыть.
Также для упрощения задачи можно применить готовые таблицы, представленные гуру нашего форума с ником Roracotta.
Я потратил несколько вечеров, чтобы сделать таблицы, которые будут понятны даже начинающему строителю:
Таблица 1. В ней представлены данные, которые отвечают минимальным требованиям по нагрузке для полов второго этажа – 147кг/кв.м.
Примечание: так как таблицы основаны на американских нормативах, а размеры пиломатериалов за океаном несколько отличаются от сечений, принятых в нашей стране, то применять в расчётах нужно графу, выделенную жёлтым цветом.
Таблица 2. Здесь приведены данные по усреднённой нагрузке для полов первого и второго этажей – 293 кг/кв.м.
Таблица 3. Здесь приведены данные под расчётную увеличенную нагрузку в 365 кг/кв.м.
Как высчитать расстояние между двутавровыми балками
Если внимательно ознакомится с представленными выше таблицами, то становится понятно, что с увеличением длины пролёта, в первую очередь, необходимо делать увеличение высоты лаги, а не её ширины.
Менять жёсткость и прочность лаг в сторону увеличения можно, увеличив её высоту и сделав «полки». То есть – делается деревянная двутавровая балка.
Самостоятельное изготовление деревянной клееной балки
Одно из решений для перекрытия пролётов большой длины – это использование в перекрытиях деревянной балки. Рассмотрим пролет 6 метров – какие балки смогут выдержать большую нагрузку.
По виду поперечного сечения длинная балка может быть:
- прямоугольной;
- двутавровой;
- коробчатой.
Среди самостройщиков нет единого мнения, какое сечение лучше. Если не брать в расчёт покупные изделия (двутавры заводского изготовления), то на первое место выходит простота изготовления в «полевых условиях», без использования дорогостоящего оборудования и оснастки.
Если посмотреть на поперечный срез любого металлического двутавра, то видно, что от 85% до 90% массы металла сосредоточено в «полках». На связующую стенку приходится не более 10-15% металла. Это сделано на основе расчёта.
Какую доску использовать для балок
По сопромату: чем больше сечение «полок» и чем дальше они разнесены друг от друга по высоте, тем большие нагрузки выдержит двутавр.
Для самостройщика оптимальная технология изготовления двутавра – это простая коробчатая конструкция, где верхняя и нижняя «полки» сделаны из доски, положенной плашмя.
(50х150мм, а боковые стенки изготовлены из фанеры толщиной 8-12 мм и высотой от 350 до 400 мм (определяется расчётом) и т.д.).
Фанера к полкам прибивается гвоздями или прикручивается саморезами (только не чёрными, они не работают на срез) и обязательно сажается на клей.
Если установить такой двутавр на шестиметровый пролет с шагом 60 см, то она выдержит большую нагрузку. Дополнительно двутавровая балка для потолка в 6 метров может быть проложена утеплителем.
Также, используя подобный принцип, можно соединить две длинных доски, собрав их в «пакет», и затем поставить их друг на друга на ребро (взять доски в 150х50 или 200х50), в итоге сечение балки составит 300х100 или 400х100 мм. Доски сажаются на клей и стягиваются шпильками или сажаются на глухари/шканты. К боковым поверхностям такой балки также можно прикрутить или прибить фанеру, предварительно смазав её клеем.
Также интересен опыт форумчанина под ником Тарас174, который решил самостоятельно изготовить клееную двутавровую балку, чтобы перекрыть пролёт в 8 метров.
Для этого форумчанин приобрёл листы ОСП толщиной 12 мм, нарезал их по длине на пять равных частей. Затем купил доску 150х50 мм, длиной 8 метров.
Фрезой «ласточкин хвост» выбрал посередине доски паз глубиной 12 мм и шириной 14 мм – так, чтобы получилась трапеция с расширением книзу.
ОСП в пазы Тарас174 вклеивал при помощи полиэфирной смолы (эпоксидки), предварительно «пристрелив» степлером к торцу плиты полоску стекловолокна шириной 5 мм. Это, по мнению форумчанина, усилило бы конструкцию. Для ускорения просушки склеенный участок прогревали обогревателем.
На первой балке я тренировался «набивал руку». Вторую сделал за 1 рабочий день. По стоимости, с учётом всех материалов, включаю цельную доску в 8 метров, стоимость балки составляет 2000 руб. за 1 шт.
Несмотря на положительный опыт, подобный «самострой» не избежал нескольких критических замечаний, высказанных нашими экспертами. А именно:
- Недопустимо использовать в клееных конструкциях свежеспиленную и непросушенную доску, т.к. невозможно предугадать, как поведёт себя такая балка в долгосрочной перспективе.
- Нельзя использовать в качестве клея эпоксидную смолу.
Эпоксидные смолы имеют слабую адгезию к древесине. Также уходит много времени, пока они затвердеют. Несущие конструкции клеятся на меламине, резорцине или полиуретане. Эти клеи не только не горят, но и являются термореактивными. Т.е., чем выше температура, тем крепче становится соединение.
Нельзя клеить балки на клей ПВА, так он не предназначен для работы в подобных конструкциях.
- Фрезеровка паза под установку ОСП. Балки заводского изготовления фрезеруются так, что паз получается зауженным книзу – т.н. клин. Лист ОСП вклеивается в «полку» в натяг. Это увеличивает плотность прилегания плиты и дерева.
- Нетехнологичность работ, что приводит как к увеличению времени на изготовление одной балки, так и её конечной себестоимости.
Для изготовления балки не нужно использовать стеклоткань, прогревать клеевой шов. Всё просто: фрезеруем паз, наносим меламиновый клей, вставляем в паз ОСП, зажимаем струбциной и забиваем под 45 градусов гвоздь. Отступаем на 20 см и повторяем операцию. Гвоздь выполняет функцию временного фиксатора. На всё про всё уходит 2 часа. А через шесть часов балку можно уже устанавливать.
- Несмотря на отступление от традиционной технологии, двутавровая балка, изготовленная форумчанином, подверглась серьёзному испытанию на прочность клеевого шва и выдержала его.
- Вот испытание, которому подверглись деревянные балки перекрытия 7 метров:
Я закрепил концы балки на двух опорах на семи метровом расстоянии и нагрузил её грузом общей массой более полутонны. Было слышно, как сначала потрескивает шов, но потом звук прекратился. Балка (от горизонтали) прогнулась всего на 20-24 мм.
В реальных условиях одна балка не подвергнется такой сосредоточенной в одном месте нагрузке, поэтому самостоятельный опыт изготовления двутавра можно признать удачным.
По мнению форумчанина, это оптимальный вариант, чтобы перекрыть расстояние более 6 метров и сделать свободную планировку в доме.
Тем более, что, не смотря на «металлическую прочность» такой конструкции, поднять и смонтировать ее можно и одному человеку.
На FORUMHOUSE вы сможете узнать, в каких случаях и как можно сделать металлические балки перекрытия для пролета 4 метра и 6 метров, и в чем особенности стальной конструкции.
Источник: https://www.forumhouse.ru
Деревянные фермы – прочные и легкие конструкции для перекрытия больших пролетов
Все фото из статьи
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.
Каркасные фермы перекрытия
Каркасные фермы перекрытий применяются для устройства больших пролетов, когда нет возможности использовать обычную обрезную доску и I-joist (двутавровые деревянные балки).
Например, если длина пролета 6-12 метров, то для классического перекрытия Вам придется установить центральную опорную балку, к которой крепятся лаги пола.
Обычными цельнодеревянными балками перекрыть такой проем не получится, необходимое сечение уже при 6 м — не менее 100х300 мм.
В случае использования каркасных ферм в опорной балке нет никакой необходимости. Фермы позволяют перекрыть эту длину в один пролет.
Особенно часто фермы перекрытий используются при строительстве одноэтажных каркасных домов, высота перекрытия в них не столь важна, а необходимость перекрывать относительно большие пролеты возникает часто.
Возможность не делать для этого дополнительную несущую стену или городить ряд подпорных колонн выгодня не только с архитектурной точки зрения, но и финансово.
Также эти балки достаточно легкие и для их монтажа достаточно двух-трех плотников. Так как практически все каркасные фермы делаются под заказ, то сам монтаж перекрытия занимает несколько часов.
Из очевидных плюсов в каркасных домах хочется выделить возможность размещения коммуникаций между элементами каркасных ферм без подрезаний. Высота ферм приличная, что создает дополнительные преимущества по утеплению.
Если Вы планируете построить пассивный дом, не требующий отопления, то каркасные фермы перекрытий — один из оптимальных вариантов. Для изготовления ферм перекрытий используется строганная доска высокого качества.
Разновидности ферм перекрытия для каркасного дома
Существует несколько разновидностей каркасных ферм для устройства перекрытий:
1) Деревянные фермы прекрытия с зубчатыми платстинами (обычно это технология MiTek). Пластины запрессовываются в структуру деревянных частей фермы;
2) Металлодеревянные фермы прекрытия. Составные балки. Дерево используется для верхней и нижней основых балок, соединенных металлическими укосинами-диагоналями;
3) Разновидности двутавровых балок, составным элементом вместо фанеры или osb является металлический профильный лист, который запрессовывается в пазы верхней и нижней досок. Эту конструкцию можно отнести и к I-joist (двутавровые деревянные балки), но для нас это не принципиально;
4) Классическая каркасная ферма перекрытия, соединение верхней и нижней досок происходит диагональными деревянными связями на шипах и клее.
Данный вид балок очень популярен в Северной Америке, так как одну из сторон можно подрезать на месте. Это значительно расширяет диапазон применения, так как все остальные балки надо закзазывать и ждать.
Классические каркасные фермы стоят дешевле за счет массовости изготовления.
Разновидности деревянных ферм перекрытия
Все эти разновидности каркасных ферм имеют технические особенности и дотошные продавцы найдут тысячи неуловимых отличий. Но по сути — это один класс строительных материалов, который предназначен для перекрывания больших пролетов. Из-за высокой цены каркасных ферм применение их в обычном каркасном строительстве сильно ограничено.
Помимо цены каркасные фермы перкерытий имеют дополнительный минус: из-за приличной высоты балки Вы потратите больше денег на внешнюю обшивку дома и отделку фасада, так как вместо привычных 200-250 мм высота перкрытия будет около 400 мм.
Если Вы хотите построить недорогой каркасный дом, прежде чем выбрать каркасные фермы для устройства перекрытий, посчитайте и сравните стоимость других вариантов: доска, двутавровые балки.
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:
- Расчётная нагрузка в кг/м2 (обычно от 300 до 700 кг/м2).
- 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/м3, 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.
рмнт.ру
Какие бывают фермы перекрытий: деревянные, металлические и другие
Крыша без прочного каркаса не может обладать высокой надежностью. Именно наличие фермы обеспечивает необходимую надежность.
При строительстве крыши могут создаваться стропильные, и даже подстропильны и. От их качества напрямую зависит прочность кровли.
Конструкции обязаны обладать устойчивостью к воздействию ветра, снега и других осадков. Они должны выдерживать вес покрывного материала кровли.
Итак, что такое ферма в строительстве – это жесткая конструкция, которая создается во время монтажа кровли со скатами. После ее возведения нагрузка с крыши равномерно распределяется по опорным стенам.
Ранее фермы из пиломатериала повсеместно использовались при строительстве мостовых конструкций. Однако на древесину отрицательно воздействуют осадки. Кроме того, ее повреждают различные насекомые даже после обработки специальными пропитывающими составами. Поэтому такие конструкции из древесины сейчас используют только при строительстве крыш. Из них формируют основания.
На заметку! При возведении частных домов иногда деревянная ферма еще может применяться в качестве балки межэтажного перекрытия.
Пример деревянной фермы-балки Источник goldkryshi.ru
Какой материал лучше всего выбрать?
Одной из главной задач при выборе фермы является подбор материала, из которого она изготовлена. Таким образом, можно подобрать необходимые характеристики, устойчивость, требуемую степень прочность и т.д.
Кладка кирпичных перемычек, арок и сводов
Деревянные конструкции
Самый популярный и часто используемый вариант. Конструкции изготавливаются по стандартам ГОСТ, поэтому все характеристики всегда в норме. Чаще всего их эксплуатируют для частных имений, а также в сельскохозяйственной и промышленной сфере.
Рассмотрим основные достоинства и преимущества продукции из дерева:
- Легкая, не затратная установка;
- Монтирование производится буквально за несколько дней;
- При установке отпадает надобность в изготовлении дополнительных деталей, так как используются уже готовые элементы;
- Существует возможность «включить» фантазию и при помощи дизайнеров создать необычный потолок;
- Относительно небольшой вес конструкции позволяет эксплуатировать ее на любом виде стен;
- Износоустойчивость, высокий уровень выдержки влаги (при необходимости, по инициативе заказчика на поверхность изделия наносят специальный водоотталкивающий слой);
- Каждый элемент будущей фермы проходит специальную обработку от воспламенения;
- Экологически чистое изделие.
Выбирая конструкцию из дерева необходимо обращать внимание, прежде всего, на внешний вид. Явные дефекты, которые примечательны невооруженным глазом, торчащие сучки или поврежденная поверхность говорит о том, что у фермы достаточно небольшой эксплуатационный срок, а также отсутствует противопожарная обработка.
Классификация ферм
В первую очередь фермы классифицируются по назначению. Их конструкция может включать наслонные или висячие стропила. Первый вариант представляет собой распорные конструкции. Наслонные стропила позволяют сформировать перекрытия длиной максимум 18 м.
Фермы с висячими элементами включают несколько узлов. Поэтому конструкции могут иметь разные исполнение. Их даже создают ассиметричными. При возможности лучше в качестве основания для крыши применять именно фермы, у которых висячие стропила. Если же конструкция будет иметь существенную длину, тогда обязательно монтируют дополнительные распорки, которые позволят сделать более прочную крышу.
Перечисленные виды ферм отличаются друг от друга не только стропилами. Они также изготавливаются разной формы. Другими словами, конструкции отличаются друг от друга очертанием поясов, на которых закрепляются все остальные элементы крыши.
Фермы изготавливают разной формы с учетом особенностей определенной крыши Источник upload.wikimedia.org
Различаются фермы по форме следующим образом:
- Фермы, у которых пояса параллельны между собой. Такие конструкции часто используются в качестве межэтажных перекрытий. Их также применяют, когда выполняют строительство крыш, у которых маленький угол ската.
- Фермы треугольной формы. Эти конструкции создают для частных малоэтажных построек. Каркас таких ферм состоит из нескольких треугольников. Они часто соединяются между собой деревянными брусками.
- Фермы трапециевидной формы или с кривым верхним поясом. Они редко используются во время возведения крыш, потому что отличаются сложной конструкцией.
- Прямоугольные фермы. Их создают, когда необходимо построить кровлю с незначительным уклоном.
Все виды ферм в строительстве обеспечивают необходимый запас прочности крыши. Однако его формирование осуществляется с учетом длины конструкции. Если крыша короткая, тогда в основном создают конструкции треугольной формы.
Трапециевидная ферма – это сложный вариант. Он может создаваться при строительстве, например, длинных и несимметричных крыш. Часто при возведении домов приходится импровизировать и изготавливать нестандартные конструкции.
Фермы для крыш могут иметь самые разные очертания поясов Источник enerstal.ru
Межэтажные деревянные фермы для перекрытий своими руками
В этой статье был показан прием и технология самостоятельного изготовления двутавровых балок перекрытий. Не все читатели поняли, зачем такие сложности, ведь можно использовать брус. А плюс в том, что двутавровые балки позволяют выбрать любую толщину утепления.
Продолжим эту тему. Смотрим, как изготавливается деревянная ферма для балок перекрытий:
Для сборки понадобится длинный стол – на длину балки. Стол должен иметь строгую плоскость, без изгибов. Точности можно добиться лазерным уровнем, измеряя высоту через каждые 0,5 м. Ноги стола, подставка для столешницы – Х-образные.
По лучу лазерного уровня прикручиваем к столешнице бруски для фиксации стропил фермы. И к этим брускам прикручиваем сам каркас фермы. Это позволит выдержать строгую геометрию балок перекрытий. Далее прикручиваем торцевые вертикальные бруски 100х50 мм будущей фермы. Древесина должна быть сухой. Желательно камерной сушки.
Циркулярной пилой строго определенной длины пилим диагональные элементы фермы. Торцы промазываем столярным клеем и устанавливаем на свои места внутри каркаса. Для ускорения процесса необходим пневмо или электропистолет.
Далее на клей устанавливаем внутренние горизонтальные элементы. Сверлим отверстия в наружных горизонтальных балках и прикручиваем их к внутренним.
Для фиксации брусков внутри фермы и для увеличения прочности в местах их соединения – необходимо нарезать пластины из фанеры, толщиной минимум 12 мм. Прибиваются гвоздями.
Далее ферма откручивается от стола и фанерные пластины прибиваются с обратной стороны.
Вид готовых изделий на объекте. Сам процесс показан на видео:
По моим подсчетам на 1 ферму длиной 8 м необходимо примерно 0,3 м3 пиломатериала. Если пиломатериал камерной сушки, это затраты 5 тыс. на одну ферму. На ширину дома 10 м с шагом 0,6 м нужно 17 ферм на сумму 85 тыс. руб.
Если Вы считаете, что это устаревшая технология, то какой аналог сможете предложить на длину 8м? Технологию используют и сейчас. К Универсиаде 2018 г. в Красноярске был полностью реконструирован стадион Енисей. Купол был построен по такой же технологии:
Источник: http://kontikdk.ru/portfolio/sportivnye-obekty/stadion-enisey-g-krasnoyarskИсточник: http://kontikdk.ru/portfolio/sportivnye-obekty/stadion-enisey-g-krasnoyarsk
***
Фотографии взяты из открытых источников, с сервиса Яндекс.Картинки
Подписывайтесь на канал, заносите его в закладки браузера (Ctrl+D). Впереди много интересной информации.