Крепление металлической фермы к кирпичной стене

Соединение деталей металлических конструкций

Во время установки металлических конструкций их элементы сваривают, прикручивают друг к другу болтами или фиксируют заклепками.

Сварка — самый дешевый и надежный способ крепления элементов. Правильно сваренный каркас из металла простоит несколько десятилетий. Из-за этого сварка остается самым популярным методом соединения стальных деталей.

Болтовое соединение создают с помощью болтов стандартной и высокой точности. Если узел, собираемый с использованием болтов, будет работать на срез, применяют исключительно болты высокой точности. Создание таких соединений — кропотливая, трудная и долгая работа. Стоимость болтовой сборки металлоконструкций выше стоимости сварки. Зато такое сооружение можно будет демонтировать и собрать снова. Сварное соединение стоит значительно дешевле, но не предполагает разборки и повторной сборки.

Заклепки используют нечасто, так как работать с ними долго и дорого. Преимущество заклепок — возможность использования в труднодоступных участках, до которых мастерам удается добраться только с одной стороны.

Крепление мауэрлата при помощи химического анкера

Данная технология на строительном рынке появилась относительно недавно и дает возможность надежно фиксировать различные архитектурные элементы к непрочным поверхностям. Химический анкер можно использовать для крепления мауэрлата к фасадной стене из пустотелого кирпича.

Клеевой состав в капсулах предназначен для монтажа одного анкера

Работать с применением химических анкеров намного проще и быстрее, чем вмуровывать металлические шпильки в стену. Кроме того, расположение мест фиксации мауэрлата можно выбирать уже после сборки стропильной системы, что исключает ошибки во время разметки.

Химический анкер состоит из специального клеевого состава, металлической втулки с внутренней резьбой и шпильки.

Преимущества химического анкера в сравнении с распорным дюбелем в пустотелых стройматериалах

Как устанавливать химический анкер?

Вначале ставится на место мауэрлат и делается разметка мест установки дюбелей. Затем высверливаются отверстия в брусе, а потом продалбливаются отверстия в стене.

Готовые отверстия в кирпичной кладке наполняются клеевым составом, в него вставляется дюбель. После завершения процессов полимеризации обеспечивается надежная фиксация крепежа в стене из пустотелого кирпича.

Надо знать, что полимерный клей – дорогостоящий материал. В целях экономии финансовых средств рекомендуется заранее определить необходимое количество клея. Делается это по формуле .

Примерный расход клеевого состава можно определить заранее

Перед использованием химического анкера нужно внимательно прочитать инструкцию производителя и выполнять все его рекомендации. Относительно высокая стоимость химических анкеров всегда окупается экономией времени во время монтажа стропильной системы кровли дома.

Монтаж подкрановых балок

Данные балки устанавливаются после монтажа пары колонн. Во время подъема балка удерживается при помощи двух оттяжек. Для приема её на высоте монтажники располагаются на подмостках, площадках и монтажных лестницах. Задача рабочих – удержать балку от касания с установленными ранее элементами конструкции и придать ей нужное положение. Для контроля над спуском балки имеются риски на консоли. Для устранения вертикального отклонения используются стальные подкладки, размещаемые под балкой. Для временного крепления балки используются анкерные болты.

монтаж подкрановых балок

Если производится монтаж подкрановых балок на колонны с фрезерованными подошвами, фундамент которых забетонирован до проектного значения, или колонны на строганных металлических плитах, то достаточно выверить положение балок по главной оси.

Назначение и конструкции навесов

Основная цель строительства навеса – защита части придомовой территории от осадков и прямых солнечных лучей. Закрытый участок может использоваться как беседка или место для барбекю. Отдельно стоящий навес можно построить на придомовой парковке или рядом с гаражом. В таком случае автомобиль будет защищен от дождя и снега.

Навесы часто используют в личном подсобном хозяйстве, для обустройства летнего выгула скота, места для кормления и ночлега. Преимущества использования такой конструкции в ЛПХ очевидны:

• низкая стоимость материалов;
• высокая скорость строительства;
• возможность реконструкции.

Что касается конструктивных особенностей навесов, то форма и внешний вид навеса полностью зависят от фантазии строителя, дизайнера. Конструкция легкая, поэтому воплотить в жизнь можно практически любые, даже самые причудливые формы.

Особенности конструкций

Выбор конструкции ферм навесов из профильной трубы, козырьков, стропильных систем под кровлей зависит от расчетных эксплуатационных нагрузок.

По количеству поясов различаются:

• опоры, составные части которой формируют одну плоскость;
• подвесные конструкции, в состав которых входит верхний и нижний пояс.

В строительстве можно использовать фермы с различным контуром:

• с параллельным поясом (самый простой и экономичный вариант, собирается из идентичных элементов);
• односкатные треугольные (каждый опорный узел характеризуется повышенной жесткостью, за счет чего конструкция выдерживает серьезные внешние нагрузки, материалоемкость ферм небольшая);
• полигональные (выдерживают нагрузки от тяжелого настила, но сложны в монтаже);
• трапецеидальные (схожи по характеристикам с полигональными фермами, но этот вариант более простой по конструкции);
• двухскатные треугольные (применяются для устройства крыши с крутыми скатами, характеризуются большой материалоемкостью, при монтаже много отходов);
• сегментные (подходят для сооружений со светопрозрачной кровлей из поликарбоната, монтаж усложнен из-за необходимости изготавливать дугообразные элементы с идеальной геометрией для равномерного распределения нагрузок).

В соответствии с величиной угла наклона типовые фермы подразделяют на следующие виды:

1. Угол от 22 до 30 градусов. Металлоконструкция из профильной трубы для навеса или иной кровельной конструкции имеет соотношение высоты к длине как 1:5.
   • для пролетов малой и средней длины чаще всего используют треугольные фермы из труб небольшого сечения – они легкие и при этом жесткие;
   • при длине пролета свыше 14 метров, применяют раскосы, установленные сверху вниз, а по верхнему поясу крепят панель длиной 150-250 см, чтобы получить двухпоясную конструкцию с четным количеством панелей;
   • для пролетов длиной более 20 метров, чтобы исключить прогиб фермы, требуется установка подстропильной конструкции, связанной опорными колоннами.
2. Угол от 15 до 22 градусов. Высота и длина типовой фермы соотносятся как 1:7. Конструкция применяется для перекрытия пролетов длиной до 20 метров. При увеличении высоты конструкции относительно указанных пропорций, правила требуют сделать нижний пояс ломаным.
3. Угол менее 15 градусов. Лучше, если применяемый каркас для крыши постройки или для навесов состоит из трапециевидных металлоконструкций. Фермы металлические сварные данной формы в своем составе имеют короткие стойки, за счет которых конструкция противостоит продольному изгибу. Металлоконструкции из труб, предназначенные для односкатных кровель с углом наклона от 6 до 10 градусов, должны быть асимметричными. Чтобы определить их высоту, длину пролета делят на 7, 8 или 9 в зависимости от особенностей проекта.

Монтаж колонн

Большинство металлических колонн размещается на сплошном фундаменте из бетона. Кода они готовятся к монтажу, на них наносят отметки, обозначающие продольную ось и верх фундамента. При установке колонны удерживают одним из таких способов:

• При помощи анкерных болтов, которые заделаны в фундамент. После того, как колонна выверена по двум перпендикулярным осям, места соединения заливаются цементным раствором.
• Напрямую фундаментной поверхностью, которая возводится до отметки фрезерованной подошвы у колонны. В этом случае цементный раствор дополнительно не подливается.
• С использованием стальных опорных листов. У них верхняя поверхность строгается. Заливка цементного раствора выполняется при необходимости.

Для удержания колонн с широкими башмаками и высотой до 10 м достаточно использовать одни только анкерные болты. Колонны с большей высотой и узкими башмаками необходимо также поддерживать расчалками в той плоскости, где жесткость конструкции минимальна.

• Крепление расчалок выполняется в верхней части колонны до того, как она будет поднята и размещена.
• Другой конец расчалок крепится к якорям или элементам фундамента, расположенных неподалеку.
• После того, как расчалки полноценно натянуты, стропы с колонны можно убирать.
• Полностью снимать расчалки разрешается только после того, как колонна закреплена при помощи постоянных элементов. Обеспечить устойчивость колонне можно подкрановыми балками или связями, которые размещаются после монтажа первых двух колонн, соединенной подкрановой балкой.

Когда выполняется монтаж колонн, размещаемых на фундаменте, то в ходе процесса их крепят анкерными болтами. Любые металлические прокладки, подкладываемые под основание, обязательно привариваются. В свою очередь, колонны, на верхних ярусах также скрепляются болтами или сваркой. На это соединение приходится высокая нагрузка, поэтому его прочность тщательно просчитывается при проектировании.

крепление металлических колонн при помощи анкерных болтов

Монтаж элементов металлических конструкций с помощью выверки достаточно трудоемкий и длительный по времени. Поэтому в последнее время все больше используется способ монтажа, который не требует выверки. Такой метод позволяет, как улучшить качество конструкции, так и сократить сроки, требуемые для возведения здания.

Безвыверочный монтаж требует подготовки металлоконструкции в процессе изготовки и непосредственно на стройплощадке. Чтобы увеличить точность конструкции, используются следующие технологические приемы:

• Раздельное изготовление башмака и опорной плиты;
• Фрезерование торцов двух ветвей колонн;
• Строгание опорных плит;
• Наличие 4 приваренных планок на опорной плите с нарезанными отверстиями для размещения болтов;
• Наличие осевых рисок на ветвях колонн.

Опорная плита размещается при помощи регулировочных болтов на опорных планках, которые бетонируются полностью в фундамент заподлицо, по аналогии с закладными деталями. Опорная поверхность плиты выставляется гайками таким образом, чтобы разница фактической отметки от проектного положения составляла не более 1,5 мм.

Когда ведется установка колонны, то осевые риски, нанесенные на ветвях, совмещаются с рисками на опорных плитах. Это обеспечивает достаточную точность размещения, после чего колонну крепят анкерными болтами. В этом случае не требуется дополнительно выверять колонну по высоте или осям. После того, как установлены расчалки, на колонны можно монтировать подкрановые балки. Когда подкрановые балки совмещены по осевым рискам с колоннами, их не требуется дополнительно выверять. После закрепления балок с колонн снимаются расчалки.

Опорные крепления металлических прогонов.

Прогоны в покрытиях с наклонным или плоским кровельным настилом размещают с шагом 3 м с опиранием в узлах стропильных ферм. В отдельных случаях, при наличии больших местных снежных отложений, в местах перепада профиля, выполняется покрытие с шагом прогонов 1,5 м, что требует постановки в фермах дополнительных шпренгелей. В фермах, где предусмотрена работа верхних поясов на внецентренное сжатие, прогоны размещают вне узлов фермы.Прогоны закрепляют к поясам ферм с помощью приваренных коротышей, планок, гнутых листов (рис. 1).

Рис. 1. Опорные крепления прогонов

При наклонном размещении плоскости наибольшей жесткости прогона швеллеро-подобные профили надо ориентировать концами полок вверх по склону, так как такое расположение обеспечивает лучшие условия опирания и уменьшает крутящий момент прогона, который возникает вследствие внецентренного приложения нагрузки относительно центра изгиба сечения.

Рис. 2. Стыки пролетов: а — внахлестку в многопролетном прогоне; б — внахлест в двух-пролетном прогоне; в — вариант устройства неразрезных прогонов с помощью соединительной накладки.

Сплошные прогоны, используемых в скатных покрытиях,воспринимают нагрузки в перпендикулярном и параллельном направлении склона. Вследствие малой жесткости сечения в направлении скатной составляющей, прогоны раскрепляют в этом случае тяжами, которые уменьшают расчетные пролеты прогонов в плоскости склона.

Тяжи размещают между всеми пролетами в один ряд (по середине)при шаге ферм покрытия 6 м и в два ряда (через равные расстояния) прибольшем шаге или при крутых склонах (рис. 3, а). В общем случае количество рядов тяготел регулируется расчетом в зависимости от скатной составляющей нагрузки и несущей способности профиля в направлении его наименьшей жесткости. При этом моменты от скатной составляющей определяются как в неразрезной балке.

Рис. 3. Решение прогонов в плоскости склона: а — с образованием связевых ферм; б — без образования связевых ферм для симметричных двускатных покрытий;в — только тяжами

В панелях у гребня тяжи закрепляют или непосредственно в стропильных фермах, или в комбинированный прогон у его опор, а между крайним рядовым и коньковыми пролетами устанавливают жесткие распорки. Распорки могут быть использованы и вместо тяготел с креплением их к прогонам параллельно склону или под углом к нему (рис. 3, б).

Без распорок можно обойтись:

— При малой величине скатной составляющей, например, в совмещенных покрытиях, когда суммарная скатная составляющая воспринимается или всеми пролетами, работающие совместно, или одним с ним, как правило,карнизным, который в этом случае проектируют более жестким в плоскости склона (рис. 3, в)

— В симметричных двухскатных покрытиях, если проекции усилий в тягах, которыми соединены все прогоны, взаимно уравновешены в коньковых прогонах;

— В несимметричных двухскатных покрытиях, если боковая жесткость коньковых прогонов достаточное для восприятия усилия от скатной составляющей нагрузки.

Распорки конструируют из одиночных уголков, прямоугольных или круглых труб и крепят к прогонам болтами с помощью фасонок, (рис. 4.а). Тяжи проектируют из круглой стали или тросов с устройствами для их натяжения и крепят непосредственно к стенкам прогонов гайками и размещают их в одной плоскости по возможности ближе к верхней полке прогона в границах верхней трети высоты сечения (рис. 4. б).

Рис. 4. Крепление к прогонам элементов распорок.

Прогоны, размещаемые в покрытиях с уклоном до 2%,работают как обычные балки, которые воспринимают вертикальные нагрузки. В наклонных покрытиях вертикальную нагрузка раскладывается на две составляющие — перпендикулярно и параллельно склона. Большая по величине составляющая q_x = q cosα действует в плоскости наибольшей жесткости прогона, а меньшая — q_y = q sinα выгибает прогон в плоскости его наименьшей жесткости. Таким образом,прогон находится в состоянии косого изгиба, проверка его прочности осуществляют по формуле:

где х и у — координаты наиболее напряженной точки сечения;

J_xn и J_уn — соответственно моменты инерции сечения нетто относительно главных осей х-х и у — у.

Изгибающий момент М_х определяется в плоскости наибольшей жесткости пролетного строения от воздействия нагрузки q_x как в разрезной или неразрезной балке в зависимости от схемы расположения прогонов.

В плоскости наименьшей жесткости от действия скатной составляющей нагрузки Q_у возникает изгибающий момент М_у. При этом прогон рассматривается как неразрезная балка с количеством промежуточных опор, равным количеству распорок в пролете.

Рис. 5. Расчетная схема прогона

Узлы из металла для ферм

Сам термин «ферма» обозначает специальную стержневую систему, которая образуется из стержней, соединённых в узлах.

Узлы опирания металлической фермы на колонну применяются преимущественно в пролётных строениях мостов.

Получаемый результат основывается на формировании надёжного и технологичного узла. Состоит он из специальных патрубков и сегментов, выполненных из двух половинок. В свою очередь, они соединены при помощи сварки в цилиндрические патрубки. На их концах имеются фланцы.

Сегодня пролётные строения с решётчатыми фермами производятся в нашей стране по типовым проектам. Такие фермы являются основными элементами во всём строении. В их основу входят сварные элементы решётки и поясов, которые объединены в узлы металлических ферм из уголков при помощи высокопрочных болтов.

Такая конструкция может собираться при любых климатических условиях, при этом качество её будет оставаться стабильно высоким. Само усилие тут передаётся посредствам двух боковых пластин.

Но специфической проблемой во время монтажа таких ферм является довольно высокий уровень гибкости.

В результате сама конструкция является уязвимой во время её подъёма и монтажа, а закрепление её стропами за опорные части просто не представляется возможным.

При установке таких конструкций необходимо использовать следующие методики:

• Применение плоскостной траверсы. Данная рамная конструкция обеспечивает фиксацию фермы по поясам, придавая ей нужный уровень жёсткости.
• Увеличение усилия фермы дополнительными стержнями. Их монтаж осуществляется таким образом, чтобы они обеспечивали приём веса фермы от точек строп.

Сам же монтаж ферм происходит после того, как будет выполнена установка колонн со всеми пространственными связями, оговоренными проектной документацией.

Самую первую ферму закрепляют при помощи расчалок. Все остальные – пространственными связями к предыдущей.

Также выполняются соединительные узлы стыков прямоугольных труб в металлических фермах. Только после этого можно приступать к монтажу ребристых железобетонных плит.

Укладываются железобетонные плиты поперёк самих ферм, тем самым формируя довольно жёсткий диск по самому верхнему поясу и финишное закрепление.

Узлы металлических ферм обладают рядом недостатков:

• невысокий уровень технологичности самой конструкции;
• невозможность беспрепятственного исследования их технического состояния;
• присутствие большого количества зон с высоким напряжением.

Данные недостатки обусловлены спецификой самой конструкции. Тут в каждом узле присутствует металлическая накладка, которая его охватывает с обеих сторон. Именно она и закрывает визуальный доступ к полости со всеми выполненными соединениями и элементами.

Именно поэтому, для того чтобы создать такие надёжные и качественные узлы из металла, их рекомендовано выполнять из двух штампованных половинок. Соединение их осуществляется при помощи прочного сварного шва.

Такой узел способен воспринимать усилие от присоединённых сварных фланцев. Одна из таких половинок может быть выполнена в виде плоской поверхности, на которой присутствуют отверстия, необходимые для крепежа с поперечной балкой проезжей части самого моста.

Узлы металлических лестниц

Данные конструкции являются очень важным и довольно распространённым элементом интерьера в многоэтажных жилых помещениях.

Дизайнеры предлагают различные варианты их исполнения, однако именно лестницы из металла никогда не выйдут из моды.

Сегодня довольно распространены стальные конструкции лестниц, в которых используются тетивы, площадные балки и косоуры. Ступень их чаще всего делают из железобетона.

Реже используют камни твёрдых пород либо дерево. Применяя такие узлы металлических лестниц, вы сможете кардинально изменить интерьер помещения и создать иллюзию нахождения в средневековом замке.

Пошаговая инструкция по изготовлению и монтажу навеса своими руками

Рассмотрим пошагово, как сделать навес для дома своими руками. Начинать строительство нужно с планирования конструкции, места размещения. Весь процесс можно разделить на несколько этапов:

• разработка плана будущей постройки (схемы, чертежа);
• выбор и подготовка материала;
• сборка и подготовка необходимого инструмента;
• изготовление элементов конструкции;
• установка опорных столбов и монтаж закладных;
• сборка каркаса;
• кровельные и отделочные работы.

Схемы и чертежи

Схема необходима для составления сметы (расчета количества материалов, стоимости). Если ограничения по бюджету нет, то для составления схемы, эскиза и чертежа навеса можно обратиться к дизайнеру. Профессионал разработает проект навеса, который гармонично впишется в экстерьер дома. Если такой возможности нет, то можно найти схему в интернете, адаптировать размеры навеса под конкретный фасад и приступать к строительству.

Ниже на рисунке представлена типовая схема односкатного, металлического навеса с кровлей из сотового поликарбоната, примыкающего к стене. Для изготовления такой постройки самостоятельно необходимы навыки сварщика, так как детали конструкции соединяются неразборным сварным швом.

Подготовка материала

После того как чертеж готов, можно приступать к подготовке материала. Необходимо зачистить трубы, обработать деревянные детали конструкции антисептическим средством. Антисептики, впитываются в структуру древесины и защищают ее от влаги, насекомых-вредителей, грибка.

Металлические детали обрабатывают защитными средствами и красят только после проведения необходимых сварочных работ, так как в процессе сварки краска обгорает.

Подготовка инструмента

В зависимости от материала, из которого планируется изготавливать навес, для проведения работ могут потребоваться различные инструменты. Для металла:

• УШМ (болгарка) – для зачистки швов, резки металлических труб и т.д. ;
• дрель со сверлом по бетону или дереву – для подготовки монтажных отверстий под крепеж;
• шуруповерт – для крепления кровельного материала;
• сварочный аппарат – для соединения металлических элементов конструкции.

Для сборки конструкции из дерева, необходимо иметь:

• циркулярную пилу или лобзик;
• строительную рулетку;
• уголок;
• карандаш;
• уровень или отвес – для выравнивания положения опорных стоек конструкции.

Если опоры навеса планируется заливать бетоном, то для проведения работ удобно использовать бур, при помощи которого подготавливаются посадочные места под столбы, и бетоносмеситель – для приготовления раствора.

Изготовление элементов конструкции

Нюансов, связанных с изготовлением элементов конструкции, достаточно много. При изготовлении отдельных деталей, необходимо строго соблюдать размеры, указанные на чертеже. В противном случае, при дальнейшей сборке каркаса возникнут проблемы, для устранения которых потребуется использовать дополнительный объем материала, что приведет к увеличению конечной стоимости конструкции.

Односкатный навес под кровлю из профилированного металлического листа собирается из следующих элементов:

• опорный брус;
• стропила – можно использовать бруски сечением 5×5 или 5×7 см;
• обрешетка – подойдут обрезные доски 2,5×10 или 2,5×15;
• опорные столбы – можно использовать металлические трубы, к верхней части которых приваривают пластины с отверстиями для крепления поперечного стропильного бруска.

Монтаж закладных к стене

Опорный брус для деревянного навеса монтируется на начальном этапе сборки каркаса, располагается строго горизонтально и крепится максимально надежно. На такой брус можно легко закрепить стропила. Для крепления стропил удобно использовать перфорированные уголки или специальные крепления для бруса.

Сборка деревянного навеса и кровельные работы

На рисунке ниже схематично изображено, как правильно собирать основные узлы навеса.

В первую очередь, крепится направляющий брус на стене и устанавливаются опорные столбы. Далее на столбы укладывается и закрепляется поперечный брус (на рисунке мауэрлат). Затем можно приступать к установке основных стропил, после чего на них монтируется обрешетка. Последний этап – монтаж профлиста или поликарбоната. Для крепления кровли используют разноцветные кровельные саморезы.

Навес для частного дома можно сконструировать самостоятельно, но лучше воспользоваться услугами профессионалов. Компании, которые занимаются изготовлением подобных изделий, могут сделать красивый навес с украшениями из кованых металлических прутьев и по приемлемой цене.

https://youtube.com/watch?v=NDNSoVYgrWc

Общие требования к креплению мауэрлата

Главное требование – физические параметры элемента не должны ухудшаться весь период эксплуатации дома. Для достижения поставленной цели используется комплекс специальных строительных мероприятий.

1. Подбор размеров брусьев для мауэрлата с запасом прочности. Это дает возможность обеспечивать расчетную устойчивость вне зависимости от наличия различных скрытых дефектов древесины.

2. Защита от процессов гниения. Достигается двумя способами. Первый – выполняется антисептическая пропитка. Современные составы двухкомпонентные, они не только предупреждают поражение древесины вредителями и гнилью, но и защищают ее от открытого огня.

   Второй – между деревянными балками мауэрлата и кирпичными или бетонными стенами предусматривается надежная гидроизоляция. Как правило, в этих целях применяют рубероид или современные нетканые гидроизоляционные материалы.

3. Выбор оптимального метода фиксации к фасадным стенам. Здесь есть довольно много вариантов. Конкретный выбирает кровельщик с учетом особенностей здания.

Желательно, чтобы еще на стадии проектирования дома были предусмотрены методы крепления мауэрлата, это намного упрощает процесс строительства стропильной системы. Кроме того, некоторые методы фиксации элемента возможны только на стадии кладки фасадных стен.

Выводы

Применение металлоконструкций заметно ускоряет строительство зданий и капитальных инженерных сооружений вне зависимости от их вида и назначения. Эта технология удешевляет процесс строительства. Но надежность и прочность объектов капитального строительства можно гарантировать только в случае точного следования технологии монтажа. В процессе эксплуатации здание будет подвергаться серьезным нагрузкам. Оно выстоит и не приведет к аварийным ситуациям, если будет обладать достаточной прочностью и несущей способностью. Из этих соображений монтаж металлических конструкций часто применяют параллельно с монолитным устройством колонн.

Проектирование объектов, для строительства которых необходима сборка металлических каркасов, важно доверять опытным проектировщикам с лицензией на подготовку проектной документации. Только в таком случае можно будет говорить о гарантиях устойчивости, прочности и надежности опорных конструкций и всего здания