Что такое ферма в строительстве навеса
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:
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:
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:
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:
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:
Есть у такой конструкции и недостатки:
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:
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:
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:
Односкатная крыша – простая конструкция, что позволяет строить ее своими силами. Выбирая в качестве материала металл, каркас будет состоять из таких элементов:
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:
Определение ветровой нагрузки предусматривает учет таких факторов:
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:
Для определения размеров металлоконструкции следуют следующим данным:
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.
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
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:
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.
Фермы для навеса. Что такое, зачем нужны, виды, как сделать и цены готовых ферм для навеса
Современное обустройство частных домов предполагает комфорт и уют на всех этапах. Это касается внешней отделки и обустройства ландшафтного дизайна на улице. При этом сегодня принято ставить навесы, которые предполагают размещение автомобилей под крышей, а также строительство беседок, навесов для подхода к крыльцу и других нужд.
Навесы бывают разные. Их отличают формы кровельных конструкций, площадь покрытия, а также сложность производства и другие нюансы. Но всегда в конструкции навеса есть ферма. Это элемент кровли, который направлен для защиты внутреннего пространства от воздействия атмосферных осадков. Предлагаем подробнее узнать о фермах, познакомиться с их разновидностями, узнать особенности их изготовления своими руками.
Что такое ферма?
Фермы для навеса – это своего рода изделия из металла. Они могут быть изготовлены самостоятельно, а могут быть куплены под размер вашего навеса, для чего нужен только проект. По сложности, ферма может быть прямой, либо округлой, где последнее предполагает гибку.
Металл, используемый для изготовления, может варьироваться по толщине и площади сечения. Чем толще используемый металл, тем тяжелее будет нагрузка на основание, но в то же время, навес или другая металлоконструкция сможет легче сопротивляться внешним факторам. Это ветер, снег, дождь и другие воздействия.
Зачем нужны фермы?
Что касается видов металлоконструкций, для которых применяется «ферма», выделяют следующие направления:
Таким образом, фермы из профильной трубы для навеса используются везде, где будет облегченная конструкция, с возможностью выдерживать большие нагрузки. Изготовление фермы почти всегда индивидуально, разве что это не касается типовых проектов. Когда ее делают своими руками, то сначала изготавливают один шаблон, под него подгоняются детали, их сваривают, а, затем, по шаблону делают все остальные похожие элементы.
Что касается количества ферм на один пролет, то это рассчитывается исходя из планируемой нагрузки на кровлю. В основном, на каждом промежуточном столбе ставится ферма. Иногда ее подгоняют под тип используемого кровельного материала.
При этом если для металлочерепицы и профлиста это фактически не имеет значения, то для поликарбоната фермы стоит размещать так, чтобы стык листа был на металле. Иначе поверхность кровли может деформироваться.
Необходимость применения ферм склоняется к их дешевизне, поскольку из аналогов, такой конструктив самый дешевый, долговечный и надежный. Форма конструкции такова, что нагрузка размещается максимально равномерно, что даже при обильном количестве снега на крыше не скажется на продолжительности эксплуатации.
Виды ферм
В зависимости от конструкции, расположения навеса, территориальных особенностей участка и других факторов, выбирается тип фермы. Их много, но в целом их можно с группировать по следующим категориям:
1. Прямоугольные фермы. Этот вариант может применяться при больших нагрузках на металлокаркас. Он формируется посредством объединения 4 круглых или профилированных труб, между которыми свариваются распорки. Все из перечисленных элементов могут соединяться между собой при помощи сварки, на болтовые соединения, на специальные коннекторы.
За счет того, что каркас рассчитан на большие нагрузки, металлокаркас может соединяться в трибуны, барные подвесы для освещения. В зависимости от назначения, каркас может быть изготовлен из нержавеющей или обычной трубы. В зависимости от нагрузки, диаметр и сечение трубы может меняться. В случае с круглой трубой, диаметр варьируется от 25 до 50 мм и даже более, с шагом в 5 мм и разной толщиной стенки.
2. Арочные фермы для навеса. Такой вариант наиболее сложен, и часто, в домашних условиях, без применения специального прокатного станка, арочная ферма не может быть изготовлена. Здесь важен точный прокат каждого элемента.
Виды ферм для навеса
В случае с навесами, арочная разновидность применяется на болтовом и сварочном соединении. При изготовлении крытых разборных платформ, монтаж выполняется на сборные клипсы для быстрого последующего демонтажа.
3. Плоские фермы для навеса. Этот тип конструкции наиболее дешевый в производстве. Для дома он вполне подойдет, поскольку выдержит нагрузку даже по площади более 50 квадратных метров. Именно такие удобно делать самому, изготовив макет и в дальнейшем собирая конструкцию по образу.
Фермы для навеса своими руками из профтрубы для быта зачастую собирают из материала сечением 40 на 40 мм, толщиной стенки детали от 2-3 мм. Шаг опор рассчитывается индивидуально. Возможность подобрать наклон позволяет спланировать разный конструктив. Плоские конструкции иногда образуют в квадратные фермы, усиливая несущую способность.
4. Треугольные фермы. Применение такого конструктива делает металлокаркас прочным, эстетичным, рассчитанным на большие нагрузки. В быту почти не задействован, поскольку дорого, но в промышленности, для обеспечения удобной установки световых и звуковых приборов. Если не применяется сварное соединение, то конструктив получается разборным, удобным в демонтаже.
В остальном, разновидности могут комбинироваться, что зависит от конкретной задачи и планируемых финансовых вложений в проект. Для дома применяется сварочное соединение с шагом между двумя отдельными фермами не более 1,75 метров.
Расчет фермы для навеса
Выполняя расчет фермы для навеса, важно руководствоваться не только общим удобством расположения, но и эстетикой, а также углом наклона крыши, конфигурацией кровельной системы и другими параметрами. Можно подготовить чертеж фермы для навеса, сопоставить запланированные размеры с территорией и удобством подъезда, правильно разместить ворота, продумать систему отвода воды и снежные скаты.
Делать ферму будем из профильной трубы. Это наиболее доступный материал, удобный в сварке. Параметры профильной трубы мы узнаем чуть позже, поскольку их необходимо тщательно рассчитать. Для начала, определите длину общей металлической конструкции.
Именно от этого будет зависеть и высота подъёма земли до конька, а также тип кровельной системы. Проще всего обустраивать односкатную крышу, но при таком обустройстве важно помнить, что максимальным шагом между двумя соседними фермами должно быть расстояние не более 1, 75 м.
Определив для себя угол наклона по индивидуальным параметрам, вычисляют угол наклона обрешётки. В среднем, специалисты делают его 30 градусов в плоскости, либо запиливают под 45. Так нагрузка будет распределена равномерно.
Какого-то особого расчета для навесов, длина которых не превышает значение в 30 м, не требуется. Но, экономить тоже не стоит, поскольку выбирая металлопрокат с тонкими стенками, вы не сможете гарантировать жесткость сварных частей. Будет вибрация, а в зимнее время года, от снега, металлокаркас может просесть.
Предлагаем подробнее рассмотреть предварительный расчёт, условившись, что мы будем строить односкатный навес, размерами 6 на 4 м. Для прочности, следует использовать металлический профиль 30 на 30 мм сечением, с толщиной стенки не менее полутора мм. Определившись с наклоном крыши, понимаем, что нижний пояс фермы будет составлять 4 м.
Верхний составит порядка 4,5 м. Прежде всего, необходимо обустроить вертикальные направляющие из того же материала. Наибольшую сторону делаем порядка 0,6 м, наименьшую по факту, исходя из расчетного угла наклона. Далее, делим верхний ряд профиля на равные части.
К нижней части привариваем промежуточные поперечины. Эти поперечины ещё называют раскосыми перемычками. Они должны быть изготовлены из той же стали, что и основной каркас. Если, есть возможность сэкономить, то можете заменить поперечины на трубу, сечением 20 на 20 мм.
Ранее мы говорили, что при односкатной конструкции кровельной системы, следует выбрать шаг ферм не менее чем 1,75 мм. Для пущей надежности выбираем шаг, равный 1 м. Итого, на 6 м подойдёт порядка 5 подобных ферм. Их следует монтировать на предварительно установленные опоры, затем следует сварить все в единое целое, после чего закрепить поликарбонат, используя специальные перемычки из профиля 20 на 20 мм.
Как сделать своими руками?
Начинается всё с установки столбов. Для опорных частей лучше использовать сталь толще. Должны быть столбы сечением 60 на 60 мм, толщиной стенки не менее 2 мм. Их следует установить под местами будущего расположения ферм.
Для односкатной конструкции величина составляет 1,5 м. Устанавливая столбы, следует углубить их на величину промерзания, то есть на глубину не менее чем 1,2 м. По высоте тоже желательно сразу определиться, установив их с учётом будущего уклона.
Когда столбы установлены, связывают общую конструкцию в единый металлический каркас. Для этого используют профтрубу, которая шла на столбы, но толщина стенки должна быть большая, порядка 3 мм. Когда каркас связан воедино, начинают строить фермы.
Изначально делают шаблон. Это первая, эталонная ферма под навес. Для неё мы будем брать профтрубу сечением 30 на 30 мм, толщиной стенки не менее полутора мм. Сильно тяжёлую брать тоже не надо, поскольку равномерно распределив фермы, мы сможем обеспечить прочность даже со сталью, толщиной до 2 мм.
Чтобы определить угол наклона фермы, необходимо в пропорции, нарисовать прямоугольную конструкцию. То есть, мы, зная примерную ширину будущего навеса, откладываем необходимую величину подъема фермы с одной из сторон, и получаем прямоугольный треугольник.
Фермы для навеса своими руками
Таким образом, мы сможем рассчитать гипотенузу, исходя из школьного курса знаний. Получив основные части, добавляют к элементам конструкции минимальную сторону нашей трапеции, после чего выполняют сварные работы. Рекомендовано выполнять сварочные работы на небольшие прихватки.
Это поможет в случае некорректного расчёта избавиться от сварочного шва. Когда мы сварили основной каркас фермы, рекомендовано выполнить примерку. Мы должны поднять его на металлический каркас основы, обратить внимание на угол наклона.
Если нас всё устраивает, снимаем ферму, тщательно завариваем все швы, завариваем открытые стороны профильной трубы, чтобы в зимнее время года сюда не попадала вода и металл не деформировался. Далее, эту ферму снимают, после чего выполняют разделение двух частей на равные доли и проваривают поперечины.
Для работы потребуется качественный сварочный инвертор, специальная машинка, позволяющая пилить металл под углом. Многие обходятся покупкой станины для болгарки, что тоже можно использовать в работе. Когда эталонная часть готова, изготавливают все последующие части.
Затем, устанавливают первую и последнюю сторону, натягивают нитку, производят установку всех частей. То есть, все элементы должны находиться в одной плоскости. Когда общий каркас готов, выполняют сварные работы по установке обрешётки. Здесь может быть использована профтруба 20 на 20 мм, которая свяжет фермы воедино. В дальнейшем к этой трубе, включая сами фермы, мы будем прикручивать поликарбонат или профлист.
Примерные затраты на производство фермы своими руками
И так, чтобы изготовить ферму своими руками, нам потребуется вложить определённое количество денежных средств. В основном деньги уйдут на покупку металла. Давайте посчитаем, сколько обойдётся нам ферма односкатного навеса, величиной 6 на 4 метра. Ранее мы уже говорили, что величина в нижней части плоскости фермы составит 4 метра.
При этом косая часть, которая определяет уклоны крыши, составить, 4,5 метра. На длинную боковую часть пойдёт порядка 0,6 метра, на короткую часть, 0,2 метра. Толщина стали, применяемой в работе заготовки, составит 0,2 мм. Итак, кроме всего прочего, нам ещё потребуются поперечины в количестве 4 штук, с интервалом не менее, 0,6 м.
Что касается основной части, то на сварку каркаса пойдёт порядка 10 м металла. По стоимости профтрубы сечения 30 на 30 мм, толщиной стали 2 мм, мы потратим порядка 1000 руб. С поперечинами в количестве 4-5 штук, эта величина вырастет до полутора тысяч за одну ферму.
Чтобы посчитать, какое количество денежных средств уйдёт на наш навес, именно на производство ферм, давайте умножим полученную величину на пять. То есть, за обустройство конструкции ферм нам придётся заплатить порядка 7.5 тыс. руб. Это немного. Для обустройства общей конструкции навеса придётся ещё сварить металлокаркас.
Это будет дороже, но с учётом обустройства 10 столбов, сечением 60 на 60 мм, а также общей связки, нам потребуется порядка 50 м профильной трубы. По стоимости это обойдется нам в районе 200 рублей за 1 погонный метр. Итого, каркас обойдется в районе 10.000 рублей. Таким образом, небольшой навес без кровельного материала обойдется в районе 20 000 руб. Это рассчитано с небольшим запасом исходя из текущих цен на металл на момент написания статьи.
Цена готовых изделий
Помимо того, что фермы можно изготовить самому, их ещё можно купить готовыми. Но, если вы хотите что-то изысканное, то вам будет проблематично сделать покупку, поскольку всё рассчитано под типовые проекты. Если же вы готовы к тому, что вам предложат, тогда соглашайтесь на типовые решения, но будьте готовы переплатить.
В среднем, если односкатная конструкция фермы по себестоимости обходится в районе 1500 руб., то за погонный метр, специалисты берут от 1000 руб. С необходимым количеством поперечин, которые мы указали в расчёте, изделие в готовом виде будет стоить не менее 4000 рублей за единицу.
Таким образом, только за 5 наших ферм, необходимых для обустройства навеса 6 на 4 м, нам придётся заплатить 20000 руб. Цена фермы для навеса кусается и не доступна для каждого. В остальном, будьте готовы платить за изготовление самого навеса. В работу войдет бетонирование, столярные работы, покупка металла на столбы, а также другие виды решённых задач.
В любом случае, покупать готовый вариант это дорого, поскольку вы переплачиваете до 300%. Никакой трудности в том, чтобы сварить ферму для навеса самостоятельно нет, особенно если вы хотя бы когда-то работали со сварочным оборудованием. Современный инвертор позволяет решать сложные задачи, даже если вы новичок сварочного дела.
Покупайте правильные электроды, не экономьте на металле, смотрите, как делают другие, поскольку сегодня в интернете полно различных вариантов обустройства ферм и навесов, в целом. Помните, что навес без ферм хлипкий и не сможет выдержать нагрузки снега в зимнее время.