Ферма: особенности и разновидности

Практически каждое строительство не обходится без применения ферм. Ферма – сложное инженерное сооружение, применяемое для строительства частных домов, со скатной крышей. В состав этого сооружения входят стропилы, стойки и раскосы. Изготовить конструкцию не составляет труда, а вот подогнать под требуемые параметры – совсем иная задача. Исходя из современных тенденций, фермы считаются наиболее распространенных сооружениями, при возведении частных имений, загородных домов, дач и даже помещений служебного порядка (к примеру, амбары). Плюсы конструкции состоят в том, что создается специальный «колпак» надеваемый на дом, который не протекает, имеет высокую теплоустойчивость, а также внушительный эксплуатационный срок. В этой статье мы рассмотрим строение ферм, существующие разновидности, а также принцип их монтирования.

Что такое ферма?

Инженеры называют фермы стержневыми системами, которые остаются в прежней форме и состоянии после замены стандартных узлов на шарнирные. Чаще всего, изготовители производят сооружения с жесткими узлами, но редко кто делает шарнирные соединения.

В принципе, любую конструкцию можно воспринять как сквозную балку для перекрытия. Изготавливают их из металла, дерева, железобетона и иных материалов, в зависимости от места и условий эксплуатации. Один из важнейших расчетов – вес фермы, так как она надевается как «колпак» на готовый дом. Если сделать сооружение слишком тяжелым, то со временем фундамент и стены постройки начнут проседать, что приведет к полному разрушению конструкции.

Основные требования к конструкции

Чтобы сооружение прослужило долгую и надежную службу, выбирая ферму необходимо учитывать основные требования к ней:

  • Вне зависимости от материалов, из которых была изготовлена конструкция, она должна быть прочной, устойчивой и без внешних деформаций;
  • Сбор конструкции осуществляется точно по инструкции (сама ферма имеет вид равнобедренного треугольника, скрепленного внутри балками и крепежами). Только при таком условии, может быть обеспечен длительный эксплуатационный срок, а также устойчивость к нагрузкам;
  • Выбирать конструкцию нужно отталкиваясь от трех основных характеристик: прочность, надежность и устойчивость к механическим, а также природным проявлениям (к примеру, шквальный ветер).

Исходя из вышеперечисленного, можно сделать вывод, что выбор фермы должен основываться, прежде всего, на ее эксплуатационных данных, а также надежности материалов, из которых она была изготовлена. Эстетичный вид – лишь финальный аспект.

Особенности ферм

Конструкция фермы состоит из целого ряда взаимосвязанных деталей: раскосы, стойки, обрешеток, балки различных диаметров и т.д. Все эти элементы образуют своеобразный «скелет» сооружения, при этом обеспечивая надежность и устойчивость к любому механическому воздействию.

Главной задачей фермы является распределение нагрузки оказываемой на крышу и стены дома. Как правило, конструкцию фермы изготавливают из различных сортов древесины, но в качестве аналога рассматриваются иные материалы (железобетон, металлопрокатная продукция и т.д.). Стоит отметить, что конструкции из дерева зачастую эксплуатируются для домов, чья квадратура не превышает 50-70 кв.м. Если площадь помещения больше 80 кв.м., рекомендуется использовать ферму, изготовленную из металла.

При не состыковке или несоответствии размерного ряда некоторых деталей, в ход идет метод врубки. Иными словами, это крепление досок при помощи гвоздей, саморезов и зубчатых кольцевых шпонок. В случае с использованием металлической основы или деталей, все манипуляции производятся при помощи сварочного аппарата.

Стоит заметить, что сбор конструкции фермы весьма простой, но трудоемкий процесс. Особую сложность представляет монтаж комбинированного вида сооружения, с одновременным использованием металлических и деревянных элементов.

Что касается вида изнутри помещения, то в жилых домах ферма отгораживается настилом из досок, а в складских помещениях – не всегда. Ранее было упомянуто о том, что применяются фермы в качестве кровли к жилым и складским постройкам. Дело в том, что скатная крыша обеспечивает максимальную защиту от влаги, а в совокупности с грамотной герметизацией и гидроизоляцией можно получить идеальное складское помещение, защищенное от сквозняков, капель дождя и снега, тумана, а также удерживающее внутри себя необходимую температуру. С экономической точки зрения, ферма довольно дешевое сооружение, что и обусловливает ее актуальность при проведении строительных работ.

Разновидности ферм

Ранее в статье было отмечено, что выбор кровли необходимо осуществлять, основываясь на материале из которого изготовлены стены. В противном случае, ферма может оказаться слишком тяжелой для стен, что приведет к проседанию фундамента, а также деформации постройки. Для легковесной конструкции фермы лучшим решением будет использования кирпичных стен. Для тяжеловесных – железобетонные или металлические опоры, колонны. Рекомендуется использовать стальные горячекатаные круги, диаметром 40-60 сантиметров.

Особенности сооружения позволяют классифицировать фермы по следующим характеристикам:

  • Видом крыши;
  • Дизайном, внешним видом;
  • Схемой крепежных элементов и их размещений.

Помимо этого, стоит рассмотреть для какого вида помещения рекомендуется использовать те или иные типы ферм:

  • Промышленные помещения лучше всего перекрывать стропильной фермой с параллельными поясами. Они обладают высокой износоустойчивостью и не пропускают тепло, а также мелких сквозняки (со внешней стороны);
  • Для жилых домов оптимальным вариантом служат фермы в виде равнобедренного треугольника (скатные крыши);
  • Некоторые строители используют разрезную балочную схему.

Для каждого здания можно подобрать конструкцию в индивидуальном порядке, основывая на его дальнейшем предназначении. У инженеров сложилось мнение, что заводские и промышленные склады лучше перекрывать трапециевидной фермой, а для жилых домов использовать плоскую конструкцию. Это обусловлено, в первую очередь эксплуатационными характеристиками данных сооружений, а лишь в последнюю – внешним видом здания.

С применением ферм окончено. Теперь необходимо понять, какими бывают эти сооружения по конструктивному оформлению:

  • Лекие (одностенные). Характеризуются небольшим весом, простотой в эксплуатации, а также отсутствием в необходимости использования специальной техники, для их установки. Имеют лишь одну фасонку в углах;
  • Тяжеловесные (фермы, с несколькими стенами). Зачастую представляют собой комбинированную разновидность, с применением нескольких материалов. Характеризуется наличием нескольких узлов в двух фасонных листах.

Стоит подметить, что при постройке помещений с длинным и широким пролетом, для установки фермы используется тяжелый рамный «скелет». Это обеспечивает устойчивость конструкции, а также предубеждает ситуацию, в которой кровля может начать проседать. Для установки необходимо тяжелая грузовая спецтехника.

И последняя классификация ферм – материал изготовления. Как уже неоднократно упоминалось ранее, фермы производят из:

  • Твердых сортов древесины (дуб, бук, иногда орех);
  • Металла (используют готовую металлопрокатную продукцию);
  • Комбинированный типаж. Характеризуется одновременным применением элементов из разных материалов.

Какой материал лучше всего выбрать?

Одной из главной задач при выборе фермы является подбор материала, из которого она изготовлена. Таким образом, можно подобрать необходимые характеристики, устойчивость, требуемую степень прочность и т.д.

Деревянные конструкции

Самый популярный и часто используемый вариант. Конструкции изготавливаются по стандартам ГОСТ, поэтому все характеристики всегда в норме. Чаще всего их эксплуатируют для частных имений, а также в сельскохозяйственной и промышленной сфере.

Рассмотрим основные достоинства и преимущества продукции из дерева:

  • Легкая, не затратная установка;
  • Монтирование производится буквально за несколько дней;
  • При установке отпадает надобность в изготовлении дополнительных деталей, так как используются уже готовые элементы;
  • Существует возможность «включить» фантазию и при помощи дизайнеров создать необычный потолок;
  • Относительно небольшой вес конструкции позволяет эксплуатировать ее на любом виде стен;
  • Износоустойчивость, высокий уровень выдержки влаги (при необходимости, по инициативе заказчика на поверхность изделия наносят специальный водоотталкивающий слой);
  • Каждый элемент будущей фермы проходит специальную обработку от воспламенения;
  • Экологически чистое изделие.

Выбирая конструкцию из дерева необходимо обращать внимание, прежде всего, на внешний вид. Явные дефекты, которые примечательны невооруженным глазом, торчащие сучки или поврежденная поверхность говорит о том, что у фермы достаточно небольшой эксплуатационный срок, а также отсутствует противопожарная обработка.

Металлические стропильные сооружения

Применяются фермы из металла для обеспечения максимальной жесткости и устойчивость сооружения. Зачастую, чтобы конструкция удерживалась на прежнем месте, используют дополнительные опоры, которые позволяют избежать деформации стен помещения.

Прежде чем осуществлять выбор фермы из металла рекомендуется ознакомиться с возможными плюсами и минусами:

  • Повышенная жесткость и прочность;
  • Выдерживает любые механические повреждения;
  • Не подвергается влиянию влаги и ветра;
  • Длительный эксплуатационный срок;
  • Позволяет перекрыть здания с широким и длинным пролетом.

К сожалению, у данной продукции есть существенные недостатки:

  • Имеет большой вес;
  • Возникает необходимости в использовании спецтехники для установки металлической фермы, что невыгодной с экономической точки зрения;
  • Со временем, без специального антикоррозийного покрытия, конструкция подвергается влиянию ржавчины;
  • Высокая рыночная стоимость.

Помимо вышеописанных конструкций, набирают популярность фермы из железобетона, которые используются при строительстве многоэтажных зданий.

В заключение можно добавить, что с использованием конструкций ферм, строительный процесс значительно облегчился. Произведя грамотную установку, а также все необходимые манипуляции, можно получить надежную и долгосрочную конструкцию.