Как пользоваться нивелиром: прибор для определения разности высот

Как пользоваться нивелиром: устройство, его виды и инструкция

Одним из основных инструментов строителей, топографов и работников дорожных хозяйств является нивелир. Вместе с рейкой красно-бело-черной раскраски они составляют универсальный комплект. В данной статье мы рассмотрим вопрос, как пользоваться нивелиром.

Устройство нивелира и область применения

Роль нивелира – получение данных об уровнях точек и нанесение уровней. Это обеспечивается получением ровной линии, связывающей наблюдателя и цель. Определение уклона дает понять, как ровно располагается объект.

Производится это в основном с помощью пузырька воздуха и визуального наблюдения. Устройство прибора представляет собой конструкцию для замера высот оптическ им способом — для прямого просмотра или создания меток.

Основной блок состоит из трубы с линзами, лимбами и винтами для фокусировки. Блок устанавливается на компенсатор (элемент, вбирающий в себя мелкие колебания).

Применяется он для геодезических операций в строительстве (архитектура, дорожное хозяйство), ремонте и работах с ландшафтом. Суть его работы: получение сведений о разностях высот исследуемых точек. Эта информация используется для создания требуемых форм, поверхностей и конструкций . Так, для строительства дорог важно создание определенной величины уклона .

Примеры таких работ:

• монтаж столбов, создание фундаментов ;

• выравнивание длинномерных участков и значительных площадей;
• оценка величины проседания мостов и иных сооружений;
• работы внутри зданий – укладка плитки, заливка полов и т.д.

Виды нивелиров

Приборы подразделяются по 2 основным характеристикам: точность работы и конструктивное устройство.

По точности бывают устройства технического, точного и особо точного класса. Технические дают погрешность около 1 см на дальности 1 км — достаточную для бытовых работ. Более точные способны обеспечить до 0,2 мм/км.

Конструкций нивелира много:

• гидростатические (с жидкостью внутри);
• тригонометрические (теодолиты );
• оптико-механические (классические – с рейками);

• лазерные (наиболее точные);
• цифровые (способны к анализу и сохранению данных).

Также применяются эхолот, барометр, локаторы и прочие приборы. Нивелир остается лучшим с точки зрения сочетания практичности и точности.

Оптический оптико — механический

Конструкция типа применяется чаще всего. Основные узлы: оптико-механический блок, опорная подставка и выносная планка.

Оптический оптико — механический

Блок представляет собой оптическую трубку, оснащенную системой линз. Они вращаются в пространстве и позволяют получить увеличение до 20 раз. Резкость наводится маховиком. Дополняют трубку коллиматор, зеркальца, винты юстировки, уровень и лимбы. Вид, получаемый через объектив и линзы, проходит через визирную сетку.

Опорой для трубки является трехножная конструкция, регулируемая под фактические неровности грунта или поверхности.

Рейка представляет собой деревянную или пластиковую планку, на которую нанесена система отметок. Планку относит от трубки помощник, а геодезист ориентируется на нее.

Настройка нивелира (фиксирование вида и его выравнивание, правка положения трубки ) выполняется винтами в 3 плоскостях. Выдаваемые показания – в мм/км.

Лазерный

Конструкция строится вокруг светодиодного излучателя. Его свет создает проекцию на рассматриваемой плоскости – вертикальную или горизонтальную. Различают ротационные и линейные модели. Они способны проецировать световое излучение до 100 и более метров.

Лазерный нивелир

В первой свет проходит ряд линз. Он сводится в прямую при вращении его источника вокруг своей вертикальной оси.

Во втором свет проходит сквозь призмы, создающие пару перпендикулярных лучей. Это производится рассеиванием луча на угол до 120 градусов.

Светогенерирующ ий блок может монтир овать ся на штативе , его положение в горизонтали контролируется уровнем. Возможно наличие компенсаторов, точность настраивается винтами подстройки. Потребление энергии для излучения закрывается аккумулятором.

Цифровой

Конструкция представляет собой электронное устройство считывающего типа. В едином корпусе размещается оптическая и анализирующая часть. Результат основывается на виде контрольной рейки. Метки на ней могут отличаться от обозначений на оптическом аналоге.

Цифровой нивелир

Работа с нивелиром цифров ым заключается в ее установке, нацеливании на рейку и нажатии кнопок. Блок управления прост – порядка 5-7 кнопок и экран для обмена данными с устройством. Спустя 3-5 секунд прибор выдаст показания.

Результаты могут сводиться в журнал, сохраняемый на карту памяти. По кабелю данные скачиваются на персональный компьютер. Питание электроники производится от батареек или небольшого аккумулятора.

Как работать с оптическим нивелиром

Порядок работы с конкретным устройством точно и просто описывается в комплектной инструкции. Суть работы не представляет особой сложности.

1. У становка штатива. Главная задача – выдерживание строгой горизонтали. Штатив раздвигается на удобную ширину и высоту, ползунки фиксируются. При необходимости ножки вводятся в грунт.

1. Установка нивелира. Блок крепится на штатив посредством пазов и крепящего винта.

1. Настройка нивелира. Винты вращаются, блок поднимается в той или иной плоскости для получения выверенного по уровню положения. Регулируется резкость изображения.

1. На требуемую точку (дальность) выносится контрольная рейка. Ее важно удерживать на одном месте без движения.

1. Считываются первые данные – по горизонтальной полосе нитей при отличной видимости шашек. Информация фиксируется. Считываются следующие данные – по второй точке. При сверке этих сведений становится понятно, какая из точек находится выше.

Важно держать максимальную четкость изображения, потому как погрешность в этом случае будет минимальной.

Как пользоваться лазерным нивелиром

Принцип работы не сильно отличается от действий с оптическим вариантом. Главное отличие – проверка уровня зарядки. Питается нивелир от встроенных сменных источников питания. Оптимален вариант с выносным зарядным устройством: зарядку можно производить одновременно с работой.

1. Устройство располагается на опорной поверхности (хоть на штативе, хоть на пачке плитки). Следует устранить препятствия для лазерного луча для эффективной его работы.

1. Выравнивание по уровню (может иметься в корпусе нивелира). Способ — подкладывание тонких пластин или юстировка винтами.

1. Включение лазера – выполнять желательно в защитных очках. Образуется перекрестье красных полос. Эти полосы и являются целевыми ориентирами для выполнения работ.

Технический момент: важно следовать требованиям по дальности до объекта. При слишком удаленном объекте для замеров точность лазерного нивелира снижается.

Как пользоваться цифровым нивелиром

Нивелир цифрового типа имеет отличия от остальных конструкций только в отношении управления.

Как пользоваться цифровым нивелиром

Устройство имеет полноценную панель управления, карту памяти и ряд функций. В остальном он очень похож на обычный нивелир:

• подготовить прибор к работе: ослабить крепление и отрегулировать положение ножек штатива;
• установка прибора так надежно, как только возможно: при работе на грунте – вдавить посильнее, на твердой поверхности – закрепить без возможности сдвига;
• поверхность штатива под сам прибор следует разместить как можно ровнее ;

• прибор размещается на штативе, его выравнивают по горизонтали – для этого существует пузырьковый уровень;
• выполняется фокусировка оптической системы – перед прибором располагается белый лист бумаги или комплектная рейка, после чего установленное программное оснащение по команде или автоматически произведет самонастройку;
• для замеров следует разместить перед объективом рейку и нажать на соответствующую кнопку панели управления.

Все возможности аппарата прописаны в сопроводительной документации. Рекомендуется следовать изложенному, а после длительной перевозки или хранения – выполнять перенастройку. Обращение с ним требуется бережное.

Как правильно выставить нивелир

Выставление нивелира является базовой процедурой приведения его в действие. Ее в ажность – в минимизации погрешностей при замерах и создании устойчивого положения. При небольшом сдвиге при работе придется тратить время на повторную установку прибора и переделывание замеров. При падении есть риск повреждения прибора.

Чаще всего нивелиры применяются на строительных площадках – на рыхлых и песчаных грунтах. Установка в почву заключается в плотном вжатии заостренных концов ножек штатива. Для максимального закрепления допускается прижать ножки досками и камнями , после чего можно работать .

Поверхность твердая или скользкая требует применения деревянного или металлического основания. Ножки крепятся к пластине — сама их форма у большинства моделей рассчитана для этого. Пластину после установки агрегата на требуемое место оптимально прижать небольшим тяжелым предметом.

Как правильно выставить нивелир

Визирную ось важно строго выдержать в горизонтальной плоскости – это обеспечит минимум погрешностей. Регулирование штатными винтами или иными юстировочными приспособлениями имеет ограниченный интервал.

Как пользоваться нивелиром и рейкой

Нивелир – только часть комплекта для замеров уровня. Дополняет его специальная рейка – из дерева, алюминиевого сплава или пластика. Выглядит так, что ошибиться невозможно: шест прямоугольного сечения с нанесенными отметками, буквами и цифрами красного и черного цветов.

Этот инструмент предназначается для работы в качестве «линейки». После установки на обследуемую точку определенные его уровни высоты служат для обеспечения точности промера. Из этого соображения и нанесены отметки: сегменты размером 10 см, разбитые на участки белого и черного цветов по 1 см каждый. С обратной стороны имеются деления в 1 мм – для увеличения точности. Закрепление высоты производится бегунком – элементом, перемещающимся по рейке.

Как пользоваться нивелиром при строительстве фундамента

Применение прибора для создания выверенного основания здания заключается в обеспечении горизонтального положения будущего основания. При строительстве на склонах или просто неровном грунте ошибка в уровне имеет цену сползания всего здания или растрескивания стен.

П равильный п орядок работы такой:

• установка нивелира;

• оценка линии горизонта и проставление необходимых реперных отметок – например, на специально устанавливаемых столбиках (при этом явно будет видно «проседание» общего уровня в определенных участках);
• проверка меток с другого ракурса (при необходимости).

Дальнейшая работа заключается в получении одинаковой глубины от проставленных отметок по всему периметру фундамента.

Как пользоваться нивелиром при строительстве

Широко этот инструмент применяется для возведения сооружений и их внутренней отделки. Как правильно пользоваться механизмом, возникает вопрос только у начинающих работников – геодезисты разбираются в работе любых моделей.

Так, на стройке нивелир необходим при строительстве стен и крыши зданий, прокладке коммуникаций и обустройстве мостовых и прочих инженерных сооружений. Фундаменты на песчаных или глинистых почвах, отдельно стоящие здания (составляющие часть архитектурного ансамбля) важно изначально строить в горизонтали. Тут применяются классические модели с рейками.

Как пользоваться нивелиром при строительстве

Для внутренней отделки задействование инструмента полезно для укладки плитки, монтажа сайдинга и других поверхностей. Навешивание дверей и радиаторов быстро и надежно выполняется с нивелиром, при этом работоспособность получается максимальная. Здесь оптимально задействование моделей с лазерны м принципом работы .

Как работать с нивелиром оптического и лазерного типа

Нивелир — достаточно распространенный инструмент. Его еще называют «уровнем». Он выполняет ряд важных задач. Его применяют во многих сферах.

Нивелиром пользуются топографы, проектировщики, строители и геодезисты. Также активно его применяют профессиональные и домашние мастера при проведении ремонтных работ. В конструкционном плане «уровень» очень простой. Представляет собой прибор для измерения разности высот.

Не все знают, как правильно работать с нивелиром. Некоторые домашние мастера решают определять разность высот на глаз. Но это неточно и может привести к серьезным проблемам в процессе строительства или ремонта. Профессиональные мастера часто используют лазерные типы. Они более современные и имеют высокую точность. Но стоят дороже оптических аналогов. Важно уметь пользоваться разными инструментами, понимать их принцип действия и особенности.

Оптические и лазерные нивелиры: описание и устройство приборов

Оптические приборы отличаются бюджетностью. Характеризуются надежностью и точностью. Подходят для использования в различных условиях.

Оптический нивелир имеет цилиндрический уровень. Он подходит для выравнивания по горизонтали. Также оборудование оснащается элевационным винтом. Он позволяет ориентироваться мастеру в пространстве. Чтобы измерить высоту оптическим нивелиром, необходимо установить его на штатив и провести выравнивание специальными винтами.

Нивелир оптического типа

Для определения правильности положения устройства применяют пузырьковый интегрированный уровень. На установленную рейку наводят зрительную трубу. Для этого используют визир. Далее настраивают резкость. Для этого вращают окулярное кольцо.

Лазерные нивелиры – это более современное решение. Они вытесняют оптические аналоги. Отличаются от них удобством и простотой использования, компактными размерами и функциональностью. Измерения с их помощью проводятся более точно. Лазерные уровни дают возможность выстраивать прямые линии одновременно в нескольких плоскостях. Такие уровни чаще применяют при работах внутри помещений. Дальность лазерного луча не превышает 30 метров.

Нивелир лазерного типа

Как работать с оптическим нивелиром

Оптический прибор очень прост в применении. Зная, как его правильно использовать, получится размечать высоты построек на собственном дачном участке самостоятельно быстро и точно. А это позволит экономить на услугах специалистов. Чтобы было проще ознакомиться с алгоритмом работы оптического нивелира, стоит рассмотреть весь процесс на примере. Рассмотрим основы работы инструмента марки Leica Jagger 20.

Как установить

Первое, что надо сделать, это установить штатив. Поставить его нужно таким образом, чтобы площадка фиксации нивелира была ровной. Для этого надо отрегулировать высоту штативных ножек. Если штатива нет, тогда можно расположить прибор на относительно ровной плоскости.

Установка штатива

После того, как нивелир будет установлен на штатив, надо провести регулировку. Для этого предназначены специальные винты. Необходимо добиться, того, чтобы устройство располагалось точно в горизонтальной плоскости. В индикаторе пузырек воздуха должен быть в центре.

Как измерить высоту Leica Jagger 20

Допустим, требуется выставить высоты фундамента для возведения здания. Надо поставить на угол фундамента рейку. Если ее нет, тогда подойдет обычная рулетка. Работу лучше проводить с помощником.

Рейка должна располагаться строго вертикально. Это влияет на точность проведения замеров. После выставления рейки следует навести на нее объектив нивелира. Если рейку видно нечетко, тогда надо отрегулировать фокусировку путем вращения винта до тех пор, пока не будет получено четкое изображение. В окуляре должны быть отчетливо видны деления рейки. Также должны быть видны линии перекрестия. Если они нечеткие, тогда требуется провести регулировку окуляра.

При каждом переставлении рейки требуется фиксировать показания делений шкалы на горизонтальной линии перекрестия на бумаге. Допустим, получились такие данные:

• первая вершина – 288,4 см;
• вторая вершина – 292,9 см;
• третья вершина – 289,8 см;
• четвертая вершина – 291,2 см.

Самой низкой вершиной является вторая, равная 292,9 см от уровня земли. Далее нужно просчитать разницу между первой, третьей, четвертой вершиной и второй:

• первая вершина = 288,4 – 292,9 = 4,5 см;
• вторая вершина = 292,9 -292,9 = 0 см;
• третья вершина = 289,8 – 292,9 = 3,1 см;
• четвертая вершина = 291,2 – 292,9 = 1,7 см.

С целью разметки фундамента планируется натягивать шнур на высоте 20 см от нуля застройки или второй вершины и задать горизонт. По вершинам высота от уровня грунта будет такой:

• первая вершина = 20 – 4,5 = 15,5 см;
• вторая вершина = 20 – 0 = 20 см;
• третья вершина = 20 – 3,1 = 16,9 см;
• четвертая вершина = 20 – 1,7 = 18,3 см.

В итоге получена точная горизонтальная плоскость для заливки фундамента.

Как измерить расстояние

На вертикальной линии перекрестия присутствуют две небольшие черты. Определим расстояние до установленной рейки. Для этого требуется умножить разницу показаний на постоянную величину. Для нивелира марки Leica Jagger 20, как и для других оптических приборов, константа составляет 100.

Видеоинструкция по работе с оптическим нивелиром

Как работать с лазерным нивелиром

Проводить замеры нивелиром лазерного типа несложно. Но перед его применением необходимо изучить инструкцию. Она прилагается к каждому прибору производителем.

Как измерить расстояние

Большинство моделей нивелиров этого типа оснащается дальномерами. Это позволяет выстраивать плоскость и рассчитывать расстояние автоматически. Если дальномера нет, придется использовать рулетку.

Применение при обустройстве пола

Лазерный нивелир применяют при обустройстве лаг для пола. Достаточно запустить прибор. По периметру появится нулевой уровень.

Применение при работе со стенами

Лазерный уровень можно применять при контроле процесса укладки кирпичной стены, установки полки, осветительного прибора. Также его используют для выравнивания перил у лестниц. Перечень работ, при проведении которых будет полезен нивелир, широкий. Прибор позволяет точно определять положение предмета касательно плоскости.

Погрешность нивелиров лазерного типа

Лазерный инструмент высокоточный. Но лучше проверять его точность перед применением. Для этого существуют разные методы. Проще всего это сделать в маленькой комнате, которую можно измерить самостоятельно вручную. Это позволит соотнести оба результата и уточнить расчеты.

Проверка на погрешность

Лазерный уровень устанавливают по центру двух стен и включают. На стене отмечают точку расположения лазерного креста. Далее прибор поворачивают на 180 градусов. Делают пометку на стене. Потом нужно перенести нивелир к любой из стен и установить на дистанции 70 см. Сделать такие же отметки. Измерить расстояние между нанесенными точками. Вычесть одно расстояние из другого. Полученный результат сравнить с указанной точностью. Если данные не превышают точность, указанную в руководстве, значит лазерный прибор работает правильно.

Видеоинструкция по работе с лазерным нивелиром

Плюсы и минусы оптических и лазерных нивелиров

Измерительные приборы имеют свои преимущества и недостатки. Их нужно знать и учитывать. Тогда получится сделать правильный выбор.

Оптические нивелиры изготавливаются из высокопрочных материалов. Приборы имеют влагозащиту и пылезащиту. Подходят для домашнего и профессионального применения.

Преимущества оптического прибора:

• автономность (работают без розетки и батареек);
• высокая точность;
• непривередливость к погодным условиям;
• простота применения;
• приемлемая цена.

Недостатки оптического типа:

• невозможно делать замеры в одиночку (требуется минимум два человека);
• необходимо иметь рейку для проведения замеров;
• оптические устройства требуется проверять раз в три года (для этого обращаются в специальные лицензированные мастерские).

Лазерный прибор больше подходит для бытовых работ. Его преимущества приведены ниже:

• замер можно выполнять в одиночку;
• высокая точность;
• универсальность;
• простота использования.

Недостатки прибора лазерного типа:

• дороговизна;
• зависимость от заряда батареек или необходимость подключения к электросети.

Во многих лазерных моделях нивелиров присутствует встроенная опция автоматического отключения. Время отключения программируется пользователем. Это удобно и легко, позволяет использовать заряд батареи более экономно. Нивелира хватает на более продолжительную работу.

Какой нивелир покупать и использовать, решать вам. Оба прибора точные и качественные. При наличии помощника и желании сэкономить, лучше брать оптический нивелир. Если планируется проводить замеры самостоятельно, позволяет бюджет, тогда стоит отдать предпочтение лазерному аналогу.

Ферма из металла: расчет, производство и монтаж для крыши или навеса

Ферма из металла – это прочная и надёжная разновидность продукции металлопроката. Она не меняет своих первоначальных параметров даже в том случае, когда вместо жёстких узлов используются шарнирные. Из данных товаров выходят конструкции, способные прослужить длительный срок. Металлическую ферму можно использовать для разных целей, например, для строительства частных домов, навесок и беседок. Прежде чем заказывать изготовление данной конструкции, рекомендуется изучить её особенности.

1. Что такое металлическая ферма
2. Сфера применения
3. Основные виды металлических ферм
4. Технология производства металлической фермы
5. Основные моменты:
6. Из какого металла делают ферму?
7. Как оформить на заказ изготовление фермы?

Что такое металлическая ферма

Прочные фермы, выполненные из металла, в наше время часто используются для строительства промышленных зданий и частных домов. Данная система считается надёжной и удобной в применении. Она незаменима при возведении складских построек, торговых комплексов и выставочных павильонов. Конструкция используется и для строительства многоэтажных зданий, в которых будут находиться офисы. Примечательно то, что металлические фермы отлично подходят для тех случаев, когда нужно перекрыть крупные пролёты.

Если говорить о конструкции данных деталей, то они предпочтительнее, чем балки. Имея меньший вес, отлично выдерживают большие нагрузки, чего нельзя сказать о швеллерах и двутаврах. Следует отметить, что фермы менее металлоёмкие, что тоже можно отнести к их преимуществам.

Конструкция считается аналогом стальных балок, но она более экономичная, если говорить о расходе материала. От этого не уменьшается их эффективность, не ухудшаются свойства. Главное отличие фермы из металла от собранных вместе стропил заключается в том, что она превосходно работает на сжатие и растяжение.

Материал, который используется для изготовления изделия, значительно превосходит древесину. Металл не подвергается гниению, не разрушается из-за насекомых и грибков. Также он не покроется плесенью и не сломается под тонной снега.

Можно выделить и другие преимущества, которыми обладает ферма для крыши из металла:

• Пажаробезопасность. Металл не подвергается горению и выдерживает высокую температуру.
• Отличается устойчивостью к деформациям, выдерживает большие нагрузки.
• Возможность строить сложные конструкции без утраты прочности.
• Долговечность – срок эксплуатации составляет больше 10 лет.
• Маленький вес, который достигается за счёт использования полых конструкций.
• Надёжность и высокая прочность. Фермы изготовлены из металла, который не подвергается деформации.
• Изделия отличаются высокой стойкостью к прогибам. Также ферма из металла 6 метров отличается способностью удерживать динамические и статические нагрузки.

Изготовление ферм из металла – популярная услуга, так как данное изделие сейчас часто применяется в строительной сфере. Рекомендуется разобраться, в каких случаях используется данная деталь, а когда обходятся без неё.

Отдельно рекомендуется рассмотреть, из чего состоит кровельная ферма из металла. Конструкция имеет определённые детали, например, верхний пояс. Он образуется из наклонной, горизонтальной и радиусной балки. К ней покреплены узлы стоек, которые используются для соединения.

Есть нижний пояс, представляющий собой продольную балку, расположенную горизонтально. На ней расположены соединительные узлы раскосов.

Стойки – это элементы, которые располагаются вертикально между нижним и верхним поясом. Они нужны для того, чтобы правильно распределить нагрузку по конструкции.

Панели – точки, которые находятся на поясах. В них соединяются диагональные раскосы, связывающие узлы.

Фермы для односкатной крыши из металла изготавливаются по одной технологии. Они оснащены узловыми соединениями, которые в свою очередь бывают сварными и болтовыми. В первом случае элементы связаны между собой с использованием сварки. При болтовом креплении используются заклёпки, созданные из прокатного листа.

Ферма метал двухскатная, а также другие разновидности отличаются высокой прочностью и долговечностью. Данные конструкции выбирают по причине простого монтажа, а также экономии материала.

Сфера применения

Фермы из прочного металла используют в строительной сфере для реализации различных задач. Их применение зависит от формы. Например, треугольные двускатные конструкции подходят для крыш, имеющих крутые скаты, но это изделие оставляет после производства большое количество отходов.

Если нужно положить кровлю из тяжёлого настила, применяются полигональные фермы. Важно учитывать их недостаток – сложность установки.

Классические арочные конструкции применяются чаще всего, потому как подходят для разного дизайна крыши. Можно выбрать их радиус, учитывая величину стропильной системы, а также сложность монтажа.

Ферма под крышу из металла применятся для возведения зданий, имеющих разное назначение. Например, для будущих частных домов, общественных помещений, торговых центров. При необходимости можно подобрать конструкции для зданий со светопропускающей кровлей, но они будут наиболее сложными в производстве. Для их создания приходится использовать дугообразные элементы с точной геометрией, благодаря которой нагрузка распределяется равномерно.

Прежде чем заказывать конструкцию, потребуется запомнить, какие она имеет особенности, как изготавливается. Также нужно рассмотреть характеристики материала, чтобы понимать, что он собой представляет.

Основные виды металлических ферм

Стальная ферма имеет небольшой вес, если сравнивать её с цельными балками. На её производство уходит значительно меньше металла, но от этого несущая способность не становится хуже. Если говорить о конструкции и распределении нагрузок, то они делятся на два вида.

Основные типы:

• Лёгкая ферма. Она также называется плоской. Является структурой, где раскосы, пояса, а также стойки расположены в одной плоскости. Данный вариант способен нести исключительно вертикальную нагрузку, а для повышения устойчивости к боковым воздействиям сооружения укрепляются поперечными погонами. Дополнительно могут быть использованы диагональные связи.
• Структурные фермы (тяжёлые). Их монтируются из комплекта раскосов, которые берут начало в одном узловом соединении и расходятся по 3-4 сторонам. Они могут быть оснащены несколькими нижними и верхними поясами.

Именно структурные устройства тяжелее собирать, что приводит к некоторым сложностям при монтаже. При этом они могут отлично нести как вертикальную, так и боковую нагрузку. В них не нужно дополнительно устанавливать прогоны для того, чтобы металлоконструкции связывались друг с другом. Их обычно применят для цельного перекрытия больших и широких пролётов, которые имеют малое число опорных колонн.

Отдельно следует рассмотреть формы, которые имеют стропильные фермы из металла. Эта одна из ключевых характеристик, на которую необходимо обращать внимание при выборе изделия.

Виды строительных ферм из металла:

• Классические, также называются арочными. В них верхний и нижний пояса соединены друг с другом рёбрами жёсткости. Изделия из данной группы тоже бывают разных типов, а отличаются они по радиусу. Он определяется особенностями будущей крыши.
• Параллельные. Они считаются дешёвыми и наиболее простыми. Их главная особенность в том, что для производства применяются одинаковые элементы. Обычно они используются для зданий с мягкой и плоской кровлей. Также данный вид применяется для мостов и эстакад.
• Треугольные односкатные. Они тоже широко распространены, а используются обычно для крыш с крутыми скатами. Обычно применяются в качестве стропильной системы, а простая сборка имеет некоторые минусы. У данной формы острый опорный узел и длинные стойки. По этой причине при производстве расходуется много материала.
• Треугольные односкатные. Данный вид тоже применяется для крыши с крытыми скатами, и он даже больше подходит для этой цели. Минус в том, что производство более сложное, а после него остаётся много отходов.
• Трапецеидальные. Они имеют простую конструкцию, а подходят для кровли, которая отличается тяжёлым настилом. В данном случае пояса прямые, но верхний имеет уклон в одну сторону (угол может быть разным). Если использовать данный вид вместе с колоннами, тогда удастся сделать жёсткий каркас для здания. У данного типа нет средних длинных стоек, поэтому не требуется большой уклон.
• Полигональные. Они напоминают предыдущий вид и имеют такое же назначение. Основная разница в том, что монтаж более сложный. Имеют непростую конструкцию, долго собираются. Из их преимуществ можно выделить возможность выдерживать большую вертикальную нагрузку. Они обычно применятся для перекрытия тяжёлых зданий.

Если типы стропильных ферм из металла понятны, то остаются вопросы по поводу решёток. Они тоже делятся на виды. Есть треугольная, которая считается наиболее жёсткой и эффективной системой в конструкции, которая отличается треугольными, параллельными и трапецеидальными очертаниями.

Также есть раскосная решётка. Они имеет длинные раскосы, которые сразу работают на растяжение и сжатие. Следует отметить, что стойки, расположенные вертикально, влияют только на сжатие. Помимо этого, есть и другие виды решёток – шпренгельные, крестовые.

Разновидности ферм из металла имеют своё предназначение. При выборе нужно правильно определиться с типом конструкции, с её ключевыми характеристиками. Если этого не сделать, тогда конкретное изделие может не подойти для выполнения определённой задачи.

Технология производства металлической фермы

Конструкции ферм подбираются в зависимости от их назначения, угол наклона верхнего пояса, а также от ширины перекрываемого пролёта. Например, для мостовых пролётов и зданий, имеющих промышленное назначение, используются конструкции с обычной длиной 12, 18 и 24 м/п. Возможно изготовление и других изделий.

Может возникнуть интерес, как сделать ферму из металла. Это возможно только в заводских условиях, потому как в ином случае не удастся изготовить все элементы. В некоторых случаях возможно производство конструкция прямо на строительной площадке, но для этого потребуется специальное оборудование.

К конструкциям при производстве предъявляются общее требования. Для сборки стандартных изделий применяется усиленный прокатный уголок. При этом нужно учитывать, что для производства элементов используется спаренный уголок, который соединяется металлическими пластинами с применением сварки.

Для тяжёлых конструкций, таких как путепроводы, обычно используются швеллера и двутавровые балки. Они собираются из профильных трубы и деталей, имеющие круглые сечения.

Обычно люди не выбирают те конструкции, которые дополнительно нужно сваривать. Также они отдают предпочтение фермам, имеющим лёгкий монтаж.

Если нужно провести расчёт металла на ферму, калькулятор сильно упростит задачу. При необходимости можно и без него выполнить подсчёты. Чтобы не ошибиться, потребуется знать требования СНиП, а также другие факторы. Полезно иметь программы, которые применяют для работы проектировщики.

При расчёте проекта устройства все значения обязаны быть указаны в проектном чертеже. Если его нет, тогда не удастся правильно собрать конструкцию.

Прежде чем делать проект, потребуется подготовить схему фермы, где будет указана зависимость уклона верхнего пояса и общая длина изделия. Помимо этого, придётся взять во внимание и некоторые другие моменты. Расчёт фермы из металла проводится с учётом определённых факторов.

Основные моменты:

• Для проведения правильного расчёта обязательно учитывается максимальная нагрузка, которой предположительно будет подвергаться это изделие. Важно помнить, что углы раскосов могут быть разными, при этом ширина панелей будет всегда одинаковой.
• Контур опорной поверхности для установки перекрытия или крыши играет важную роль. Именно этот момент позволит определить угол наклона для несущего устройства.
• Расстояние, которое находится между узлами для крепежа, считается после определение всех остальных параметров. Чаще всего оно определяется с учётом ширины панели.

Ферма на беседку из металла должна иметь определённую схему конструкции. Чтобы её определить, лучше использовать особые программы, которые находятся в Интернете в свободном доступе.

Отдельный интерес представляет монтаж готовой конструкции. Все элементы производятся в заводских условиях и так же подгоняются по параметрам. Полный монтаж проводится уже на строительной площадке, потому как предварительно нельзя полностью собрать ферму. Потребуется ориентироваться на чертежи, которые идут вместе с самим изделием. Должна быть указана маркировка для каждого элемента, а также обязана присутствовать инструкция, которая объясняет сборку.

Многие детали нужно сваривать с помощью электросварки, а также соединить с использованием болтовых соединений. Надёжность готовой конструкции напрямую зависит от того, с каким усилием затягивались болты. Данную работу по стандарту выполняют два монтажника, которые затягивают гайки с использованием ключей или гайковёртов.

Если соединение должно быть максимально прочным, тогда применяется электросварка. Монтаж уже собранных ферм проводится с помощью крана. Возможно, должно быть две единицы спецтехники, если объект имеет большой вес.

Специалисты знают, как устанавливать фермы на крышу из металла. Если не учесть все ключевые моменты, могут возникнуть некоторые трудности, а в крайнем случае конструкция получается не прочной и не выполняет свои задачи. По этой причине важно правильно выполнить монтаж с учётом основных требований.

Из какого металла делают ферму?

Нередко у людей возникает вопрос, из какого металла делают фермы. Как известно, данный материал может обладать разными характеристиками, и от этого зависит качество и долговечность изделия.

Сейчас именно стальные фермы получили широкое распространение, потому как они отличатся высокой прочностью. Данный материал выдерживает значительную нагрузку и не подвергается деформации. Помимо этого, он не горит, выдерживает высокие температуры, что важно в случае пожара.

Сталь устойчива к появлению коррозии, а это значит, что он не покроется ржавчиной. Данный материал выбирают для всех изделий, которые должны прослужить длительный срок и не испортится.

Фермы для гаража из металла способны выдержать значительную нагрузку. Их выбирают люди, для которых важно, чтобы здание простояло не один год и выдержало воздействие внешних негативных факторов. Сталь сейчас часто применяется в строительстве, потому как она имеет высокие характеристики, но при этом цена не завышена.

Как оформить на заказ изготовление фермы?

Фермы на заказ металл можно заказать у компании Lstkclub. Это завод быстровозводимых зданий и современных домов, который при работе руководствуется новыми технологиями. Компания имеет современное оборудование, которое позволяет создавать качественные стальные конструкции. Фирма не завышает стоимость изготовления изделий, а также не срывает назначенные сроки.

Конструкция изготавливается на основе готовых чертежей, а также при наличии разрешительной документации. Клиент может самостоятельно подготовить проект, если он умеет работать в специальных программах и знает стандарты СНиП и ГОСТ. Можно доверить задачу профессионалам, если нет навыков проектирования. В таком случае специалисты сделают чертежи и позаботятся о получении разрешительной документации.

Когда нужна ферма из металла, цена волнует клиентов. Никто не хочет переплачивать за изготовление конструкции. Стальные изделия из высокопрочного профиля стоят недорого, а точную стоимость можно узнать по запросу. Окончательная сумма зависит от требований и пожеланий заказчика, от технического задания. Нельзя однозначно сказать, в какую сумму обойдётся заказ, но он будет в 5-7 раз дешевле капитального строительства. Сроки возведения простой конструкции из стали составляют от 1 до 2 месяцев.

Чтобы оформить заказ, можно написать на почту компании или позвонить по номеру телефона. Удастся проконсультироваться с менеджером, задать интересующие вопросы и обсудить детали. Компания работает по всей Российской федерации и странам СНГ. Возможна доставка готовых изделий к нужному адресу.

Ферма 12 метров металл и другие виды изделий можно заказать с учётом индивидуальных характеристик. Завод сразу займётся производством конструкции и ответственно подойдёт к выполнению задачи. Результат получится именно таким, как ожидает клиент. Изделие будет полностью соответствовать предоставленному чертежу.

Что такое ферма для односкатных крыш и как ее правильно сконструировать?

Односкатная крыша становится популярным трендом в строительстве частных домов. Прямые линии и простота конструкции отлично вписывается в такие стилевые направления как скандинавский или хай-тек.

Справиться с возведением сможет и новичок, главное, правильно рассчитать и собрать ферму для односкатной крыши. От надежности ее соединений зависит прочность, срок службы кровли, безопасность жильцов.

Нужно ответственно подойти к выбору формы, материала для фермы, учесть действующие требования нормативно-технической документации.

Что это такое?

Стропильной фермой называют соединенные между собой элементы, которые выступают опорой для одного или нескольких скатов кровли.

Назначение конструкции – равномерное распределение нагрузки, которой подвержена крыша, стены постройки.

Чтобы получить такую жесткую конструкцию используют пиломатериал или металл. Причем элементы из древесины чаще применяются в малоэтажном строительстве жилых домов, дач, хозпостроек для домашних животных. Ферма из металла практикуется при сборке складских ангаров, навесов, беседок, гаражей, теплиц.

Ключевые требования к устройству

Прежде чем приступить к возведению фермы для односкатной крыши важно ознакомиться и учесть в расчетах данные из нормативной документации СНиП 2.01.07-85, СНиП II-23-81. Правильно выбрать форму, размеры конструкции.

Нужно точно определить:

• оптимальный угол наклона ската;
• виды, степень нагрузки на крышу;
• материал, способ соединения элементов конструкции;
• тип кровельного материала;
• необходимо или нет потолочное перекрытие.

При наличии затруднений в поиске исходных данных по конкретному региону, правильности проведенных расчетов стоит воспользоваться одним из вариантов строительных онлайн калькуляторов. Этот электронный помощник пригодится новичкам и опытным строителям.

Конструктивные особенности

Любая ферма для крыши состоит из ряда элементов, соединенных между собой. Среди основных:

1. Верхний пояс.
2. Нижний пояс.
3. Решетки. Размещаются между верхним и нижним поясом. Служат усилением конструкции.
4. Стойки. Они же ребра жесткости, которые фиксируются под прямым углом к верхнему и нижнему поясу.
5. Раскосы. Также добавляют ферме жесткости. Монтируются к поверхности под углом. Один из видов раскосов – шпренгеля.
6. Узел. Так принято называть точку, где сходятся несколько ребер.
7. Панель – расстояние между расположенными рядом узлами.
8. Пролет. Часть фермы между опорами (стойками).

Успешный опыт строительства показывает, что чем больше решеток стоит на каждом пролете фермы, тем прочнее выйдет крыша.

Если сборка деревянной фермы производится сразу сверху здания, то металлическую ферму лучше изготовить и собрать согласно разработанному чертежу на земле, а потом вместе с помощниками поднять наверх.

В зависимости от формы, сложности конструкции в частном строительстве применяются такие виды ферм:

1. Треугольные. Простая форма позволяет собрать ферму быстро, нет необходимости в сложных расчетах. Применяются при возведении крыш под большим углом, навесов. Обеспечивают хорошее естественное освещение подкровельного пространства. Толщина металла, дерева для обустройства подбирается с учетом веса кровельного материала. При сварке металлических деталей придется потрудиться, чтобы получить острые углы на опорах.
2. Полигональные. Изготавливаются из профильных труб. Применение – крыша складских помещений, ангаров. Пролеты получаются больших размеров. Сварка деталей требует серьезных навыков. Плюс – экономный расход металла.
3. С параллельными поясами. Отличный вариант прочной фермы. Удобно собирать из металла. Все элементы повторяются. Количество стыков минимально. Такую конструкцию получиться сварить и своими силами.
4. Трапециевидная с опорой на стойки. Будет оптимальным решением, когда необходимо надежно зафиксировать постройку. Имеет по бокам раскосы.

Форма фермы напрямую взаимосвязана с видом кровельного покрытия. Для плоской односкатной крыши, покрытой рубероидом или ондулином, лучше всего выбрать трапециевидную или прямоугольную ферму. Под кровлю с крутым скатом, где будет настилаться металлочерепица, профнастил лучше выбрать треугольную ферму.

Выделяют 3 варианта возведения фермы, с учетом наклона крыши:

• 6-15 градусов;
• 15-20 градусов;
• 22-35 градусов.

С наклоном до 15 градусов односкатную крышу лучше делать с фермой трапециевидной формы. При этом чем меньше будет вес кровли, тем выше должна быть ферма. При большем показателе наклона применяются более сложные конструкции стропильных систем.

Выбор материалов

По стандарту применяется древесина твердых пород либо металл в виде профильных труб разного сечения. Довольно популярны комбинированные типы стропильных систем. Разберем особенности, плюсы и минусы каждого из материалов подробнее.

Дерево

Популярное сырье в малоэтажном строительстве. Наиболее востребованы обрезные доски, брус хвойных пород. Причины тому – низкая цена, простота обработки, подгонки.

Допустимо применять 2 типа древесины:

1. Клееный брус. Получается путем склеивания нескольких досок между собой в заводских условиях. Стоит дорого. Но даже со временем не трескается, не дает усадки. Показатель влажности колеблется от 8% до 12 %.
2. Доски, брус естественной влажности. Стоит дешево. Но зачастую, высыхая, начинает деформироваться, давать усадку или трескаться.

• доступность сырья;
• низкая цена;
• экологическая безопасность;
• удобство, легкость обработки (резка, сверление, подгонка размеров);
• самобытный внешний вид (отлично впишется в стиль кантри, фахверк, шале);
• возможность сборки своими силами.

Есть у такой конструкции и недостатки:

• ограниченный срок эксплуатации;
• необходимость периодического ухода;
• поддерживает процесс горения.

Для продления срока службы пиломатериалов их в обязательном порядке перед началом монтажа пропитывают антисептиками (от влаги, насекомых), антипиренами (для защиты от огня).

Установка стропильных элементов из дерева подразумевает точность расчетов, благодаря которым будет исключен риск провисания бруса под весом крыши.

Для этого важно продумать размещение поперечных балок либо распорок, поместить средний прогон из толстого куска бруса поперек идущим стропилам. Деревянные элементы могут соединяться между собой способом врубка или металлическими крепежами (болты, анкера, шпонки, гвозди).

Для экономии времени и продления срока службы фермы для односкатной крыши популярной практикой стало использование деревянных и металлических элементов.

Открытые фермы применяются при возведении промышленных зданий, складов. В частном строительстве стропильную систему делают закрытой, обшивают потолочными материалами.

Для строений больших размеров, где длина пролета может превышать 16 м, дерево в качестве материала для фермы не применяется. Только металлические стойки обеспечат прочность и надежность узлов конструкции.

Профильные трубы из металла

Для изготовления ферм применяются профильные трубы квадратного либо прямоугольного сечения. Выбор диаметра, толщины стенок металлопрофиля зависит от размеров постройки, нагрузки.

При подборе габаритов профильных труб стоит учесть такие моменты:

1. Для небольших зданий хватит труб длиной до 4,5 м размерами 40*20*2 мм.
2. Когда нужно собрать ферму длиной от 5 м, то размеры профиля должны быть 40*40*2 мм.
3. Если это крыша большого дома, офиса, производственного цеха, то габариты профильных труб для фермы должны быть 40*60*3 мм.

Для самостоятельного изготовления ферм лучше брать трубы квадратного сечения толщиной от 3 до 5 мм. С ними будет проще работать.

Основные преимущества металлического каркаса для кровли:

1. Имеет высокую несущую способность, за счет чего не деформируется под действием больших нагрузок.
2. Возможность использования любого типа кровельного материала.
3. В отличие от дерева металл не горит, не подвержен гниению.
4. Создание сложных по конструкции каркасов без риска потери прочности.
5. Длительный срок службы.
6. Не нуждаются в периодическом уходе.
7. Готовые металлические фермы имеют небольшой вес.
8. Доступная цена металлопрофиля.
9. Изготовление каркасов нестандартных форм.
10. Экономный расход материала.

От правильного выбора толщины металлопрофиля зависит жесткость и устойчивость всего каркаса. Попытка сэкономить в этом случае не оправдана.

Выбор формы кровли

Помимо односкатного типа в частном строительстве спросом пользуются и другие формы крыши:

• купольная;
• шатровая;
• арочная;
• двускатная.

Односкатная крыша – простая конструкция, что позволяет строить ее своими силами. Выбирая в качестве материала металл, каркас будет состоять из таких элементов:

• верхний пояс;
• нижний пояс;
• стойки;
• раскосы;
• шпренгели (раскосы);
• крепежные детали (клепки, косынки, сварные швы).

Приобретает популярность односкатка под небольшие дачные постройки, гараж, летнюю кухню с фермой вида полонсо. Это треугольный каркас, где нижний пояс делают приподнятым, ломаным.

Виды нагрузок и нюансы проведения расчетов

Для точного расчета параметров фермы односкатной крыши нужно учесть воздействие на нее разных типов нагрузок:

1. Постоянная. Сюда относят вес самой кровельной конструкции, дымоход, телевизионные антенны.
2. Временная. Воздействие снега, ветра и другого внешнего воздействия.
3. Особая. Учитывается в исключительных случаях. К примеру, когда постройка находится на сейсмическом участке, вблизи вулкана.

Определение ветровой нагрузки предусматривает учет таких факторов:

• высота постройки;
• преобладающее направление ветра в определенном регионе;
• плотно застроенная местность или открытая местность.

Для вычисления снеговой нагрузки потребуется знать вес снега на 1 кв. метр кровли. Данные берутся из специальной таблицы по каждому конкретному региону. Эти цифры умножают на поправочный коэффициент (зависит от угла наклона ската).

При возведении односкатной крыши для частного дома чаще всего выбирается треугольная стропильная ферма, где стропила идут под наклоном.

Для расчета высоты треугольной фермы используют такую формулу:

1/5*L, где L – длина одного пролета каркаса.

Ферма-треугольник возводится под углом от 35 до 50 градусов. Оптимальный показатель – 45 градусов. Высоту прямоугольной фермы получают, умножив 1/6*L.

Для расчетов больших металлических ферм с длиной пролета от 30 м важен еще такой параметр как строительный подъем.

Особенности определения параметров деревянных конструкций:

• При пролете до 4,5 м используются цельные стропила с рекомендуемым сечением 50х150 мм при шаге 0,6 м, 75х175 мм при шаге 1,1 м.
• При пролете до 6 м. При большом уклоне нужно стыковать стропила по длине и использовать подкосы. Рекомендуемое сечение 50х200 мм при шаге 0,6 м, 100х200 мм при шаге 1,1 м.
• При пролете больше 6 м. Здесь все стропила будут составными, понадобятся промежуточные стойки для перераспределения на себя части нагрузки и уменьшения провисание балки. Сечение будет как и для длины пролета до 6 м.

Для определения размеров металлоконструкции следуют следующим данным:

• при ширине до 4,5 м — размер изделий 40*20*2 мм;
• при ширине 4,5 — 5,5 м – размер изделий 40*40*2 мм;
• при ширине более 5,5 м — размер изделий 40*40*3 мм либо 60*30*2 мм.

При расчете шага нужно учитывать, что максимальное расстояние от одной опоры до другой равно 1,7 м. При нарушении этого параметра прочность и надежность конструкции будет под вопросом.

Для упрощения проведения расчетов лучше воспользоваться строительным онлайн калькулятором, который уже содержит табличные данные по каждому региону.

Остается только ввести исходную длину, ширину постройки, диаметр, толщину используемых труб для фермы и другие параметры.

Пример для кровли с длиной пролета 6 м

В качестве примера разберем особенности расчета металлической фермы для навеса 4*6 м.

1. Материал – металлопрофиль квадратного сечения 3*3 см с толщиной стенок 1,2 мм.
2. В схеме устройства длина нижнего прогона будет 3,1 м, верхнего – 3,9 м.
3. Со стороны узкой перпендикулярной части каркаса выставляются вертикальные опоры высотой 0,6 м.

Для усиления каркаса необходимо приварить треугольником перемычки косого типа. Допустимо использовать более тонкий профиль. Для 6 м пролета потребуется 5 перемычек. Размещают их с одинаковым шагом. Перемычки можно укрепить распорками, выставив их под прямым углом. Для распорок хватит профиля 20*20 мм, шаг между распорками 0,5 м.

Производство

Что касается металлических ферм, то строительный опыт показывает, что гораздо проще и быстрее заказать набор необходимых элементов каркаса для крыши на заводе, предоставив ранее разработанный чертеж.

Изготавливать детали для каркаса самостоятельно требует опыта, грамотной подготовки к процессу, что под силу не каждому хозяину частного дома.

При изготовлении деревянных конструкций их предварительно обрабатывают спецсоставами, предупреждающими гниение и поражение насекомыми.

Если же и вовсе нет времени заниматься проектированием, установкой каркаса, то можно заказать монтаж крыши под ключ у строительной компании.

Как усилить каркас?

Для деревянных ферм крепят вспомогательные связки из досок, которые располагают в одной плоскости со средней опорой. Это укрепит нижний и верхний пояс каркаса.

При разработке проекта металлического каркаса нужно добиться, чтобы нагрузка приходилась на узлы.

В этом случае верхний и нижний пояс, раскосы будут только сжиматься либо растягиваться. Это позволит взять детали меньшего сечения и сэкономить денежные средства.

Очень удобно собрать ферму на шарнирах при условии, что нее будет действовать равномерно распределенная нагрузка.

Монтаж

Порядок крепежа, сборки каркаса из разных материалов отличаются. Рассмотрим каждый из них по отдельности.

Металлической

1. Подготовка ферм. Собирать и сваривать элементы между собой лучше на земле.
2. Крепеж вертикальных стоек каркаса. Вертикальность установки проверяется отвесом.
3. К стойкам привариваются трубы в горизонтальном положении. Все сварочные швы зачищаются.
4. Ферма поднимается наверх. Одному этого сделать не выйдет, поэтому придется привлекать помощников.

Готовый каркас обезжиривается, обрабатывается антикоррозийным составом и красится в нужный цвет.

Для удобства сборки на земле лучше предусмотреть специальные опорные мостики, что будут шире, чем каркас. На них сваривать элементы конструкции будет проще.

Деревянной

Порядок монтажа проводится в следующем порядке:

1. Пропитывают деревянные элементы защитным средством – антисептиком.
2. Производят крепеж мауэрлата. Его толщина равна толщине опорных стенок. Мауэрлат гидроизолируют, крепят четко горизонтально.
3. На мауэрлате делают отметки, где будут монтироваться стропила. Выпиливаются под них проемы.
4. Если пролеты будут большой длины, то потребуется по длине сращивать стропила, усиливая их металлическими уголками или пластинами.
5. Фермы крепят так, чтобы был выступ минимум на 30 см за пределы мауэрлата. Фиксация проводится болтами, металлическими скобами.
6. Выставляются подпорки. Они нужны в случае, когда длина стропил свыше 4,5 м.
7. Набиваются планки обрешетки.
8. Изнутри каркаса монтируется потолочное перекрытие. Утепление подкровельного пространства, если это предусмотрено проектом.

Заключение

Ферма для односкатной крыши выступает опорной конструкцией и отвечает за равномерное распределение нагрузки, что приходится на кровлю и опорные стены. Для сборки используется дерево либо металл. По техническим характеристикам и сроку службы металл в разы превосходит дерево. Для начала монтажа необходимо провести расчеты ключевых параметров будущего каркаса, оценить степень снеговой, ветровой, постоянной нагрузки.

Для расчетов лучше воспользоваться строительным онлайн калькулятором. Разнообразие форм стропильного каркаса позволяет создавать крыши больших размеров, реализовывать нестандартные проекты. Детали для фермы лучше заказать на заводе, а вот монтаж получиться провести своими руками.

Строительные металлические фермы особенности конструкций

Строительная ферма — это металлическая структура, состоящая из отдельных наклонных раскосов или вертикальных стоек, которые соединены между собой в отдельные узлы, расположенные на нижнем и верхнем поясе фермы с помощью сварных соединений, их совокупности образуют жесткую конструкцию. Связанные стойки равномерно распределяют нагрузку по всей конструкции фермы, которая передает ее через опорные колоны на фундамент. При этом верхний пояс работает на осевое сжатие, а нижний на растяжение.

• Виды и разновидности
  • Элементы ферм
  • Разновидности изделий
• Конструкционные особенности
  • Контуры и формы ферм
  • Виды решеток
  • Зависимость конструкции от угла наклона
  • Преимущества строительных ферм
• Изготовление конструкций
  • Общие требования
  • Правильный расчет
  • Сборка конструкции

Виды и разновидности

Соединенные между собой раскосы образуют треугольник, который считается самой прочной геометрической фигурой. Поэтому практически любая конструктивная схема фермы, независимо от ее вида, состоит из набора определенного количества не изменяющихся геометрических фигур в виде треугольников.

Элементы ферм

Фермы состоят из следующих элементов:

• Верхний пояс. Состоит из горизонтальной, наклонной, радиусной или ломаной балки, к которой крепятся все верхние соединительные узлы стоек.
• Нижний пояс. Горизонтальная продольная балка, на которой расположены нижние соединительные узлы стоек или раскосов.
• Стойки. Элементы, расположенные вертикально между верхним и нижним поясом. Предназначены для восприятия и распределения основной нагрузки по всей конструкции фермы. Работают на сжатие.
• Раскосы. Наклонные стойки, которые связывают узлы, расположенные на верхнем и нижнем поясе устройства. Устанавливаются в конструкции под углом 45 градусов и работают на сжатие и растяжение.
• Узлы (панели). Точки, расположенные на поясах фермы, в которых соединяются диагональные раскосы или вертикальные стойки.

Узловые соединения могут быть:

1. Сварные — все элементы конструкции связаны между собой при помощи сварки.
2. Болтовые соединения или клепаные — элементы соединяются между собой с помощью болтов или заклепок на общей стальной закладной (фасонке), изготовленной из толстого прокатного листа.

Разновидности изделий

Стальная ферма, по сравнению с цельными балками, имеет более легкий вес, на ее изготовление уходит меньше металла, при этом она отличается высокой несущей способностью. А по своей конструкции и распределению вертикальных нагрузок фермы делятся на два вида:

1. Плоская ферма (легкая). Представляет собой структуру, где ее пояса, стойки и раскосы находятся в одной рабочей плоскости. При этом она несет только вертикальную нагрузку. Для устойчивости против боковых воздействий плоские сооружения дополнительно укрепляются между собой поперечными прогонами и диагональными связями.
2. Тяжелые пространственные (структурные) фермы. Монтируются из набора раскосов, которые расходятся из одного узлового соединения по трем или четырем сторонам и могут иметь несколько верхних и нижних поясов.

Структурные устройства намного сложнее при сборке, но благодаря своей конструкции, способны нести как вертикальную, так и боковую нагрузку. При этом для них не требуется монтировать дополнительных прогонов для связи с другими металлоконструкциями, поэтому их часто используют для одного цельного перекрытия больших и довольно широких пролетов с минимальным количеством опорных колонн.

Конструкционные особенности

Любые металлические устройства, независимо от их конструкции, контура и формы, имеют свои особенности и определенные параметры. Но все же по способу установки, кроме классической, когда структурное устройство опирается на опоры двумя концами, иногда встречаются конструктивные сооружения, у которых один край получается висячим, то есть без опоры. Обычно они монтируются для перекрытий зданий, у которых скат крыши выносится далеко за пределы наружных стен.

Контуры и формы ферм

В зависимости от конструкции, фермы могут быть прямой, одно или двухскатной формы. По контуру различаются на несколько видов:

1. Устройство, у которой оба пояса расположены параллельно друг к другу. Чаще всего используется для сооружения перекрытий промышленных зданий с плоской мягкой кровлей, а также под эстакады, мосты и так далее. Представляет собой самую простую конструкцию, в которой раскосы и стойки идентичны по своим размерам, поэтому их сборка производится довольно легко.
2. Односкатная трапецеидальная конструкция. Такая конструктивная структура имеет прямые пояса, но верхний расположен с уклоном в одну сторону под определенным углом. Используя такое сооружение совместно с колоннами, можно создать довольно жесткий каркас для строения. Не имеет средних длинных стоек и не требует большого уклона.
3. Полигональные фермы. Отличаются сложной конструкцией и самой продолжительной по времени сборкой, но при этом может, по сравнению со своими аналогами, выдерживать очень большую вертикальную нагрузку. Используются для перекрытия большепролетных тяжелых зданий.
4. Фермы треугольной формы. Используются как стропильная система при монтаже крутых крыш. Простая сборка, но имеются некоторые недостатки. У них острый опорный узел и большой расход материала при изготовлении из-за длинных стоек или раскосов в центре конструкции.

Виды решеток

Существуют следующие виды решеток:

• Треугольная решетка. Является самой жесткой и эффективной системой в конструкциях с параллельными, треугольными и трапецеидальными очертаниями.
• Раскосная решетка. Состоит из самых длинных раскосов, которые работают одновременно на сжатие и растяжение, а вот вертикальные стойки только на сжатие.

Существуют также специальные крестовые, шпренгельные и другие решетки.

Зависимость конструкции от угла наклона

Важным параметром конструкции ферм является их угол наклона, и в зависимости от него конструкции делятся на 3 группы:

• К первой группе относятся конструкции, у которых угол наклона составляет 6−150 при соотношении высоты и длины от 1:7 — 1:9. Обычно это трапециевидные устройства с дополнительными короткими стойками, благодаря которым повышается противодействие прогибу при высоких вертикальных нагрузках. При этом верхние и нижние размеры панелей должны быть одного размера, а их количество зависит от длины пролета и особенности самой конструкции фермы.
• Вторая группа состоит из структурных устройств с углом наклона в пределах 15−22° при этом соотношение высоты/длины должно быть 1:7, где максимальная длина должна составлять не больше 20 м/п. Часто такие конструкции изготавливаются с ломанными нижними поясами, что позволяет снизить вес в пределах 30% по сравнению с треугольной фермой.
• У третьей группы угол наклона составляет 22−300, а их длина по отношению к высоте составляет соотношение 1 к 5. Эти фермы отличаются небольшим весом и чаще всего имеют форму треугольника. Могут монтироваться непосредственно на наружные стены дома. Длина перекрываемого ими пролета, может быть от 14 до 20 м/п, а число панелей должно быть четным с одинаковой длиной 1,5−2,5 м.

Преимущества строительных ферм

Практически все строительные фермы имеют немалые преимущества перед цельнометаллическими балками, среди которых основными являются:

1. Небольшой вес при большой длине.
2. Способность удерживать огромные статистические и динамические нагрузки.
3. Долговечность при интенсивной эксплуатации.
4. Высокая стойкость к прогибам.
5. Возможность самостоятельного изготовления ферм непосредственно на строительной площадке

Изготовление конструкций

Как правило, конструкции ферм, изготавливаемых из металла, подбираются в зависимости от проектируемого угла наклона их верхнего пояса, ширины перекрываемого пролета и назначения. Если принимать во внимание перекрытия промышленных зданий, мостовых и эстакадных пролетов, где они чаще всего используются, то для этого изготавливаются фермы строительные со стандартной длиной 12, 18, и 24 м/п.

Общие требования

Для более тяжелых и ответственных конструкций (мостов и путепроводов) применяются двутавровые балки и швеллера. Все гидротехнические сооружения собираются из элементов круглого сечения или профильных труб.

Чаще всего для сборки стандартных строительных ферм используется усиленный прокатный уголок. При этом для изготовления всех ее элементов применяется спаренный уголок, заготовки которого соединяются между собой с помощью сварки специальными, вставленными между ними металлическими пластинами (рыбками). Уголки спариваются таким образом, чтобы их поперечное сечение напоминало тавровое сечение.

Правда, в последнее время металлические конструкции этой конфигурации стали пользоваться меньшим спросом из-за трудоемкости сборки, сварки и покраски. Альтернативой таким сооружениям все больше становятся стальные профильные или круглые трубы.

Правильный расчет

Необходимо понимать, что сделать качественный расчет несущего устройства можно только при наличии специальных знаний с учетом требований СНиП и многих других многочисленных факторов. Для того чтобы грамотно сделать расчет, проектировщики используют специальные программы.

Рассчитывая проект инженерного устройства, обязательно все полученные значения должны наноситься в проектный чертеж, без которого сборка конструкции будет практически невозможной.

Изначально перед составлением чертежного проекта подготавливается схема фермы с указанием основной зависимости уклона верхнего пояса и общей длиной будущего изделия. Также следует принимать во внимание и такие факторы, как:

1. Контур опорной поверхности для монтажа будущей кровли или перекрытия. Это поможет высчитать угол наклона верхнего пояса несущего устройства.
2. Экономия материала на изготовление конструкции (если требование заказчика не будет противоположным к этой экономии).
3. Правильный расчет с учетом максимальной нагрузки, которая предполагается для этого изделия. При этом следует помнить, что углы раскосов в одной конструкции могут быть разными, но ширина панелей всегда должна оставаться одинаковой для всех.
4. Расстояние между крепежными узлами рассчитывается в последнюю очередь, но обычно оно выбирается по ширине панели.

Как только основные параметры будут рассчитаны, следует определиться со схемой конструкции. Лучше всего для этого воспользоваться специальными программами, которые можно свободно найти в интернете. Например, можно воспользоваться программой «Расчет ферм».

Сборка конструкции

Все элементы ферм для перекрытия длинных пролетов изготавливаются и подгоняются в заводских условиях, там же производится и часть сборки конструкции. Полный ее монтаж выполняется непосредственно на строительной площадке строго по детализированным чертежам, которые идут в комплекте с изделием. На чертеже обозначены отдельные маркировки всех деталей конструкции и предоставлена инструкция, поясняющая весь процесс сборки.

Обычно на заготовках изделия имеются специальные монтажные отверстия, с помощью которых можно собрать и временно закрепить без использования струбцин и специальных крепежных хомутов все детали конструкции при подготовке ее к сварочным работам.

Если таких отверстий нет, временная фиксация заготовок производится при помощи струбцин и короткими сварными швами.

Большинство деталей устройств из металла сваривается электросваркой или соединяется с помощью болтовых соединений. Степень надежности таких соединений зависит от усилия, с которым затягивались болты. Обычно такая работа производится двумя монтажниками, которые затягивают гайки с помощью ключей с удлиненными рукоятками или пневматическими гайковертами.

Полное соединение элементов конструкции ферм электросваркой производятся в случаях, когда требуется получить максимально прочное соединение. Особо важные крепления деталей могут производиться с помощью толстых стальных заклепок.

Монтаж собранных конструкций производиться при помощи крана, а тяжелые конструктивные структуры могут устанавливаться двумя кранами. После монтажа полностью собранной конструкции на колонны, она приваривается к закладной пластине, жестко зафиксированной на оголовнике колонны.

Металлические стропила для крыши – особенности устройства и монтажа

Стропила и обрешетка – каркас крыши, который несет на себе всю тяжесть кровельного пирога, термоизоляции, снеговую нагрузку, поэтому они должны обладать высокой несущей способностью, прочностью. Идея использовать металлические стропила, чтобы конструкция кровли получилась более жесткой, не нова, но ранее она применялась в основном для перекрытия промышленных или хозяйственных сооружений. Сейчас стропильный каркас и обрешетка из металлопрофиля считаются реальной альтернативой деревянным элементам крыши, если длина ската превышает 10 метров.

Функции стропил

Конструкция стропильного каркаса крыши состоит из множества взаимосвязанных элементов, которые образуют фермы. Шаг, величину сечения между стропилами и другими опорами определяет расчет нагрузок, которым они подвергаются в процессе эксплуатации. Кровельный каркас выполняет следующие функции:

1. Распределение нагрузки. Взаимосвязанные узлы, усиленные уголками, равномерно распределяют вес кровли, который может достигать с учетом снеговой нагрузки до 500-600 кг. Чем больше сечение стропил и меньше шаг между ними, тем большую несущую способность имеет конструкция.
2. Придание уклона и формы. Стропила, расположенные под углом к основанию крыши, формируют наклонную плоскость скатов, благодаря чему на поверхности кровли не скапливается снег и вода.
3. Формирование основания для фиксации кровельного материала. Крепление финишного покрытия кровельного пирога происходит к каркасу кровли. Обрешетка выступает как основа для фиксации покрытия, распределяющая его вес равномерно по стропильным балкам.

Обратите внимание! Какими должны быть все узлы, стропила и обрешетка кровельной конструкции определяет инженерный расчет. Чтобы определить необходимую несущую способность каркаса, необходимо вычислить суммарную нагрузку, которой он будет подвергаться. Для этого складывают вес кровельного материала, утеплителя, гидроизоляции, максимальную снеговую нагрузку с весом стропильной системы.

Виды стропильных систем

Наиболее распространённым материалом, из которого изготавливается обрешетка и стропила каркаса кровли, считается древесина. Однако, если вес кровельного материала достаточно велик, а длина ската больше 6 метров, то конструкция получается слишком массивной. Строителям приходится уменьшать шаг между стропильными ногами, увеличивать их сечение, из-за чего узлы кровли приобретают большой вес, увеличивая нагрузку на фундамент. Разгрузить несущие стены и основание постройки можно, используя более прочные, но легкие металлические стропила. По типу использованного материала выделяют следующие типы стропильных систем:

• Деревянные. Стропила и обрешетка из дерева применяются для возведения крыш, длина ската которых не превышает 7-10 метров. Крепление элементов каркаса между собой происходит с помощью саморезов, гвоздей или подвижных металлических элементов. Шаг между ногами обычно бывает в пределах 50-80 см.
• Металлические. Металлические кровельные каркасы изготавливают из стального металлопрофиля с цинковым покрытием, который не боится влаги. Стропила и обрешетка из этого материала легкие, прочные, поэтому шаг между ними можно увеличить до 1,5-2 метра. Крепление металлопрофиля выполняют при помощи сварки или крепежных элементов. Металлические узлы крыши применяют при длине ската от 10 метров.
• Комбинированные. Стропильный каркас, сочетающий металлические и деревянные узлы, называют комбинированным. Сочетание опорных элементов из дерева и оцинкованной стали позволяет сделать более дешевую конструкцию, обладающую высокой несущей способностью, увеличив шаг между стропилами.

Учтите, что металлические и деревянные элементы каркаса нельзя соединять между собой без прокладки из гидроизоляционного материала или обработки антисептическим препаратом. Так как металл обладает высокой теплопроводностью, его соседство с деревом приводит к образованию конденсата и загниванию стропил.

Методы крепления

Металлические стропила собирают в фермы треугольной, трапециевидной или арочной формы. К балкам рамы прикрепляют внутренние ребра жесткости, которые образуют уголки, значительно увеличивающие несущую способность каркаса. Такая система позволяет сделать шаг между стропилами больше, сделав расчет на опорные возможности каждой фермы. Крепление металлических элементов каркаса крыши выполняют одним из следующих методов:

1. Крепление с помощью сварки. Если сварить детали стропильной системы с помощью сварочного аппарата, можно получить жесткую конструкцию, обладающую высокой прочностью и несущей способностью. Если правильно выполнить расчет кровли, можно облегчить каркас и снизить нагрузку на фундамент сооружения. Недостаток этого метода в том, что выполнить сварку может только профессионал с помощью специального оборудования.
2. Крепление с помощью болтов. Фиксация стропил с помощью крепежных элементов позволяет выполнить менее жесткое крепление. Этот способ сборки стропильного каркаса на основе металлопрофиля используется в частном домостроении, где длина скатов не превышает 10 метров. Отказ от сварки позволяет ускорить монтаж крыши.

Опытные мастера делают расчет на то, что металлическая обрешетка и стропила могут выдержать больший вес, чем деревянные, поэтому можно увеличить шаг между ними и уменьшить толщину сечения элементов. Более того, в строительных магазинах продаются готовые стропильные фермы, крепление которых выполнялось методом сварки, пригодные для перекрытия построек стандартной ширины.

Преимущества

Металлический стропильный каркас используют для возведения крыш любой формы, любой скатности с уклоном от 1-2 градусов. В качестве материала, из которого изготавливаются стропила и обрешетка, используются стальные уголки, трубы круглого и прямоугольного сечения, тавры. Чтобы правильно подобрать толщину элементов каркаса и выбрать шаг между ними, выполняют расчет конструкции крыши, учитывающий постоянные и временные нагрузки, которые передаются стропильным балкам в процессе эксплуатации. Достоинствами стропильной системы из этого материала считают:

• Пожарная безопасность. В отличии от деревянных, металлическим балкам каркаса не страны возгорания, что повышает пожаробезопасность здания.
• Простота обслуживания. Цинковое гальваническое покрытие, которым покрывают стальные уголки, защищает каркас крыши от коррозии в течении всего срока службы. Им, в отличии от деревянных, не требуется ежегодная обработка антисептиком.
• Безотходность. Хотя металлические конструкции обходятся достаточно дорого, оно считается экономически выгодным, так как крепление выполняется сварным методом, а отходов практически не остается.
• Долгий срок службы. Если правильно выполнить расчет нагрузок, то кровельный каркас из металла прослужит более 100 лет, что превышает срок эксплуатации даже самых устойчивых кровельных покрытий.

Профессиональные кровельщики считают, что целесообразно использовать сварные металлоконструкции для изготовления стропильного каркаса крыши при длине ската от 10-12 метров. При этом главная задача – правильно выполнить расчет нагрузок, а затем определить шаг между ногами в соответствии с климатическими характеристиками и свойствами кровельного материала.

Недостатки

Несмотря на очевидные достоинства, металлические стропильные системы – не самое популярное конструктивное решение в частном домостроении. Даже большой шаг между стропилами и разреженная обрешетка при высокой стоимости метала не могут сделать конструкцию дешевле деревянной. Недостатками металлических стропил считают:

1. Высокая теплопроводность. Металл обладает высоким коэффициентом теплопроводности, поэтому стропила и обрешетка крыши образуют мостики холодна. С точки зрения энергоэффектвности, каркас из металлопрофиля – не лучшее решение.
2. Проблематичность транспортировки и монтажа. Выбирая металлическую стропильную систему, принимайте в расчет, что перевозить, поднимать на высоту и осуществлять крепление длинных и тяжелых элементов сложнее, чем стропила пиломатериалов стандартной длины.
3. Сложность монтажа. Для подъема на высоту и фиксации ферм используется специальная техника, аренда или покупка которой обходится дорого.
4. Деформация под действием высокой температуры. Хотя металл считают негорючим материалов, во время пожара он сильно деформируется, что обычно приводит к обрушению кровли.

Чтобы определить имеет ли смысл использовать более дорогие стропильные элементы из металлопрофиля, нужно выполнить расчет каркаса крыши. Если длина ската превышает 10 метров, а нагрузка более 450-600 кг, то монтаж металлического каркаса экономически целесообразен.

Стропильные фермы на металлозубчатых пластинах. Что нужно знать прежде, чем рассчитывать кровлю?

Партнерский материал

Требования к кровле собственного дома у любого застройщика понятны и просты: надежность, долговечность и выгодная стоимость. На неискушенный взгляд задача выглядит достаточно тривиально: рассчитать необходимую кубатуру древесины, пригласить бригаду, которая напилит доски в размер и смонтирует кровлю сообразно собственному опыту и представлениям о надежности. Это так называемая традиционная стропильная система, собираемая по месту. При кажущейся простоте и доступности, такой подход имеет ряд недостатков по сравнению с более современными кровельными системами, собираемыми из готовых ферм.

Во-первых, редко какая бригада имеет в своем составе человека с инженерным образованием, способного грамотно рассчитать нагрузки. Здесь всем рулит собственный опыт и «я всю жизнь так строю, и никто не жаловался». Даже наличие рабочего проекта не защитит вас от всевозможных «инноваций» или, наоборот, шаблонных решений, которые не во всякой ситуации оказываются правильными. При таком подходе вашу кровлю нельзя будет назвать оптимальной. В худшем случае, она не будет соответствовать требуемым нагрузкам, в лучшем – будет сделана с избыточным запасом прочности. Но избыточный запас – это всегда увеличение стоимости, вы просто своими деньгами оплачиваете некомпетентность исполнителей.

Во-вторых, сборка стропильной системы по месту в большинстве случаев оказывается более затратной, чем монтаж готовых ферм. В основном это обусловлено перерасходом древесины.

В-третьих, традиционный подход гораздо более трудозатратен. Всем самостройщикам известны эти «качели»: отмерил-отпилил-поднял-примерил по месту-опустил в низ-подрезал и т.д. Сборка стропильной системы по месту всегда имеет более долгий период исполнения и требует большее количество рабочих, чем монтаж готовых стропильных ферм.

В-четвертых, очевидным недостатком традиционных стропильных систем является ограничение по длине пиломатериала, соответственно, необходимость устанавливать дополнительные опоры при перекрытии больших проемов. Заводские фермы на МЗП же с легкостью перекрывают безопорные проемы шириной до 30 метров.

Как делают стропильные фермы на металлических зубчатых пластинах

Рассмотрим технологию производства стропильных ферм на МЗП на примере продукции компании «Карельский профиль». Но прежде, чем углубиться в технологические аспекты, расскажем, что собой представляет стропильная ферма.

Стропильная ферма представляет собой жесткую конструкцию, состоящую из пояса фермы, диагоналей и металлозубчатых пластин. Современные фермы отличатся тем, что силы сжатия и растяжения, действующие на стропила, равномерно распределены по всему треугольнику конструкции при помощи диагоналей. По сути, ферма является цельным ребром жесткости. Такой подход минимизирует количество усиливающих элементов и существенно снижает расход древесины. Нижний пояс фермы – основание одновременно может служить и балками перекрытий. Благодаря именно этим особенностям готовые конструкции оказываются дешевле традиционных стропильных систем. Применение МЗП обеспечивает превосходные показатели жесткости, с их помощью производится связка деревянных элементов в единую систему.

Изготовление ферм под каждый конкретный проект начинается на производстве с индивидуального проектирования кровли с учетом всех нагрузок. Особенность изготовления стропильных систем заключается в компьютерном моделировании кровли дома, которое учитывает архитектуру постройки, а также ветровые и снеговые нагрузки для конкретного региона строительства. Лицензионное программное обеспечение в автоматическом режиме проектирует компоненты стропильной фермы, включая основные и дополнительные параметры.

Производство ферм в компании «Карельский профиль» осуществляется на высокоточном оборудовании из сухого строганого пиломатериала. Это не только обеспечивает идеальную геометрию конструкций, но и гарантирует отсутствие неравномерной усадки, характерной для традиционных стропильных систем из обрезной доски. После распила происходит предварительная сборка и соединение всех элементов МЗП. Металлозубчатая пластина — это самостоятельный крепежный элемент, для соединения деревянных частей конструкции в одной плоскости. МЗП представляет собой прямоугольную пластину из конструкционной стали с выпрессованными зубьями.

Справка: МЗП была запатентована в 1955 и стала применятся на рынке под торговой маркой Gang-Nail (ныне MiTek). Сегодня MiTek является собственником технологии и разработчиком лицензионного программного обеспечения для моделирования кровельных систем. Компания «Карельский профиль» официальный партнер MiTek и все ее проектировщики имеют соответствующие сертификаты обучения.

Запрессовки МЗП в древесину осуществляется при помощи гидравлического пресса с давлением от 30 тонн, что позволяет осуществить процесс равномерно, без перекосов и повреждений. Задание правильной геометрии производимых ферм и фиксация деревянных элементов в процессе запрессовки осуществляются при помощи системы кондукторов. В результате получается готовое изделие, полностью соответствующее заданным параметрам, с гарантийным сроком эксплуатации в 25 лет. А теперь задайте себе вопрос: какую гарантию вы сможете получить от нанятой бригады плотников, монтирующих кровлю традиционным способом? Даем подсказку: максимум 5 лет и то в силу закона.

Профессиональные застройщики уже давно по достоинству оценили стропильные фермы на металлических зубчатых пластинах. Их использование в частной застройке существенно повышает качество кровельных конструкций. Стропильные фермы отлично подходят для любых типов опорных стен: каркас, бревно, кирпич или газобетон, а также под любое кровельное покрытие. При этом монтаж готовых ферм осуществляется буквально за 1-3 дня силой двух-трех человек. Компания «Карельский профиль» обеспечит расчет и изготовление стропильных ферм любой конфигурации непосредственно под ваш проект и организует доставку готовых изделий в любой уголок России.