Кроквяна ферма - вибір схеми

У малоповерховому будівництві при виготовленні дерев'яних кроквяних ферм застосовують зазвичай пиломатеріали хвойних порід через їх дешевизну і простоту підгонки. При встановленні кроквяних брусів треба в обов'язковому порядку виключити можливість їх провисання по довжині під вагою покрівлі та власною вагою. Робиться це одним із двох способів: встановлюють середній прогін – товстий брусок поперек крокви або поперечні балки та розпірки.

Коли зводиться будова, що має велику площу, а відповідно і проліт довжиною понад 16 метрів, у будівельній галузі використовують ферми з розтягнутими металевими стійками, оскільки якщо зробити їх з дерева, то надійне з'єднання вузлів забезпечити практично неможливо (детальніше: "Вузли дерев'яних дахів: особливості кріплення").

В даний час, щоб уникнути значних трудовитрат при складанні ферми, застосовують комбіновані конструкції з металу і дерева, і тоді встановлення кроквяної системи займає набагато менше часу. Варіант створення покрівлі з відкритими фермами при будівництві житлових будинків не використовують – систему закривають стельовими перекриттями. У промисловому будівництві навпаки - зазвичай використовують відкриту конструкцію.

Вибір схеми ферми

При виборі форми кроквяної ферми враховують наступні фактори:

• кут ухилу покрівлі;
• тип з'єднання, який передбачається використовувати при створенні конструкції;
• матеріал покриття поверхні даху;
• наявність/відсутність стельового перекриття.

Наприклад, якщо при будівництві будинку створюється майже пласка покрівля з покриттям з бітумних рулонних матеріалів, тоді оптимальною, на думку фахівців, є форма трапеції або прямокутника. Трикутні ферми монтують, якщо дах має круті схили та на його поверхню планують укласти важке покриття.

Для визначення висоти ферми користуються формулами:

• якщо прямокутна ферма - 1/6 * L;
• якщо конструкція трикутна - 1/5 * L.

Буква L – це довжина прольоту кроквяної ферми.

При будівництві приватного будинку, як правило, зводять трикутну кроквяну систему. Така форма ферми в комбінації з похилим планом крокв дає можливість будувати односхилі та двосхилі покрівлі, що мають різні кути нахилу. Коли зводяться котеджі з двосхилими дахами, нерідко застосовують конструкції з висячими кроквами. При цьому крокви різьблені можуть стати справжньою прикрасою покрівлі.

З метою забезпечення надійності й міцності ферм для їх верхнього і нижнього пояса монтують додаткові зв'язки, які виготовляють з дощок і поміщають у площині знаходження середньої стійки (розрахувати кубатуру дошки - калькулятор).

Конструкція простих трикутних ферм

УВАГА!
Не робіть ПОМИЛОК у розрахунку!
Використовуйте будівельні калькулятори онлайн - розрахунок будівельних матеріалів та конструкцій для ремонту і будівництва швидко та точно.

У чому схема розкладки крокв залежить від довжини прольоту будівлі та наявності/відсутності опорних стін. Використовується проста кроквяна ферма в тому випадку, якщо вона спирається виключно на зовнішні стіни будівлі (біля будинку немає опор усередині) і параметр прольоту не перевищує 6 метрів.

Подібна конструкція дерев'яної покрівлі включає: 2 кроквяні ноги, затяжку і 2 підкоси. Коли ширина прольоту понад 6 метрів, необхідний монтаж по центру опорного елемента та будуть потрібні додаткові підкоси. Щоб затягування не перешкоджали проходу по горищу, спирають кроквяні ноги на стіни, а їх встановлюють на середині висоти ніг. Такий варіант жорсткого або шарнірного з'єднання вертикальних елементів за допомогою опорної балки називають ригель.

Подібна конструкція забезпечує наявність зручного для використання горищного простору, але в тому місці, де є ригель, внаслідок вигину кроквяної ноги в фермі з'являється розпірна напруга, що передається стінам. З цієї причини ферми з ригелем встановлюють в будинках за умови наявності міцних і стійких опорних стін, які надійно пов'язані балками перекриття горища. Звісно, розрахунок дерев'яних балок повинен бути виконаний спочатку.

Опора для кроквяної системи

При створенні опори для ферми переважно використовувати не стіни будівлі, а спеціально для цього призначений брус, який називають мауерлатом. В ньому нема потреби тільки при будівництві дерев'яних будинків, оскільки тоді функцію опори покладають на верхній вінець дерев'яного зрубу.

Що стосується зведення будинку з цегли чи інших будматеріалів, то підкроквяна ферма є невіднятним елементом облаштування покрівлі. Вона необхідна для рівномірної передачі навантаження на стіни. Підкроквяні ферми зазвичай являють собою міцні металеві ферми кроквяні або залізобетонні конструкції, елементи яких з'єднують між собою, використовуючи зварювання або болти (розрахунок залізобетонної балки на міцність - калькулятор).

Порядок розрахунку кроквяних конструкцій

При розрахунку кроквяних систем і для того, щоб скласти план розкладки крокв, потрібно враховувати передбачувані навантаження на конструкцію покрівлі, які умовно можна розділити на 3 категорії:

• навантаження, що надаються постійно — до них відноситься вага елементів покрівельного «пирога»;
• тимчасові — це маса снігу (залежить від погодних умов у регіоні), вага людей, що підіймаються на дах для проведення робіт, вітровий фактор й інше;
• особливі навантаження – наприклад, на будівлі, які розташовані в зонах підвищеної сейсмічної небезпеки.

Розрахунок можливої снігового навантаження виконують за формулою:

S=Sg * μ, де

Sg – це вага снігового навантаження з розрахунку на квадратний метр покрівельного покриття. Дана величина є умовною, і її значення визначають за спеціальними таблицями в залежності від регіону.
μ – це коефіцієнт, який залежить від кута нахилу даху. Для визначення вітрового навантаження, необхідно знати:

• тип місцевості (міська забудова або відкритий простір);
• нормативну величину вітрового навантаження в даному регіоні;
• висоту будівлі.

Щоб не допустити помилку в розрахунках і врахувати всі нюанси, навіть такі як, з якою дошки роблять крокви, цю роботу повинен виконувати проєктувальник при складанні проєкту будівлі.

Виготовлення кроквяних ферм

В останні роки при будівництві приватних будинків з кроквяними фермами, зробленим прямо на будівельних майданчиках, стали віддавати перевагу конструкціям, виробленим у заводських умовах. Їх виготовляють на монтажно-пресовому обладнанні. При виробництві дерев'яних елементів їх попередньо обробляють спеціальними засобами, що попереджують гниття і поразки комахами.

Сучасні технології дозволяють випускати кроквяні та підкроквяні ферми та елементи до них для дахів різної конструкції і не тільки для житлових будівель. Наприклад, це може бути кроквяна система двосхилого даху лазні, гаража та інших господарських будівель (прочитайте: "Як зробити кроквяну систему своїми руками").

Металеві та сталеві кроквяні конструкції

У приватному будівництві нерідко використовують сталеві ферми кроквяні, які бувають трикутними, з паралельними поясами та полігональні. Два останніх типи застосовують при облаштуванні даху за допомогою листової покрівельної продукції. При цьому вибирається трикутна форма ферми. У заводських умовах виробляють сталеві кроквяні системи, що мають уніфіковані розміри — на 18, 24, 30 і 36-метрові прольоти.

Щоб виготовити пояси та решітки використовують куточки для кроквяної системи, а окремі елементи з'єднують зварюванням. Оптимальним рішенням, що відрізняється надійністю, фахівці вважають конструкцію, для якої пояси роблять з таврових широкополих балок. Відмінність між сталевими підкроквяними і кроквяними фермами  полягає в наявності паралельного пояса. Їхні розміри відповідають параметрам кроквяних конструкцій.

Для будівництва приватних будинків, як правило, застосовують ферми, для виробництва яких використовують профільні гарячекатані або гнуті труби прямокутні чи з квадратним перетином. Це пояснюється просто: їх вага менше, ніж у виробів, виготовлених з куточка, тавра або швелера. Таку систему можна легко зібрати з окремих готових елементів на будівельному майданчику перед початком монтажу за допомогою зварювання.

Нерідко для створення покрівлі, якщо перекриття прольотів має велику довжину, використовують залізобетонні кроквяні ферми, що являють собою міцні ґратчасті конструкції. Їх рекомендують монтувати на дахах одноповерхових будівель, на покриття яких будуть діяти підвищені навантаження.

Залізобетонні ферми поділяються на такі категорії:

• безрозкосні вироби трикутної форми;
• системи для малосхильних покрівель;
• на сегментні розкосні і безрозкосні конструкції (для скатних дахів).

Критеріями для оцінки залізобетонних ферм, які випускають відповідно до вимог ДСТУу, є:

• міцність і морозостійкість бетону;
• середня щільність бетону;
• ступінь захисту від корозії;
• марки сталі для армування;
• товщина бетонного шару близько арматури.

Основним недоліком залізобетонних конструкцій вважається їх велика вага і необхідність використати при монтажі будівельну техніку.

Кроквяні ферми для односхилої покрівлі

Порядок проведення робіт при встановленні ферми на односхилу покрівлю наступний:

• Розраховується величина перепаду опорних стін за формулою H = Ш * tg L, де H – це бажаний результат, Ш – відстань між протилежними стінами, а tg L – тангенс кута, під яким зводиться покрівля.
• В залежності від того, які бувають крокви з дерева та які необхідні, проводиться їх заготівля та обробка спеціальними просоченнями.
• Далі виконується монтаж мауерлату, товщина якого повинна відповідати товщині опорних стін. Цю балку необхідно жорстко закріпити та якісно гідроізолювати, дотримуючись чіткого горизонтального розташування.
• Потім на мауерлаті роблять розмітку, згідно з якою буде проведено встановлення кроквяних ніг, і вирізають для них виїмки.
• У ряді випадків при складанні конструкції відбувається зрощення крокв по довжині.
• Готові ферми укладають таким чином, щоб вони виступали за поверхню балки для опори на 30 сантиметрів, закріплюють їх з використанням болтів і скоб.
• Потім проводиться монтаж підпір і виконується решетування. Підпори необхідні, коли довжина кроквяних ніг перевищує 4,5 метра. Зверху крокв для решетування набивають планки. Часто для створення кроквяної ферми необхідне стикування крокв по довжині – його здійснюють на ділянці, де згинальний момент мінімальний.

Виконувати роботи на даху самостійно треба виключно в простих випадках, таких як будівництво даху гаража, лазні чи господарських будівель, а також коли проводиться заміна крокв даху, у всіх інших випадках роботу слід довірити спеціалістам.