Как да изградите ферми за сгради със стълбова конструкция

Сградите със стълбова конструкция са популярни не само заради простотата на конструктивното решение, но и заради характера и стила, които откритата дървена рамка придава на интериора. По дефиниция този тип сгради използват стълбове или колони като основна вертикална носеща конструкция. Колоните се закрепват към земята – обикновено чрез бетонни основи – а отгоре се свързват с покривните ферми. Фермите се изработват от масивно дърво и формират главната носеща система на покрива. Ако оставите дървото видимо, то ще внесе топлина и характер в пространството под него.

В следващите редове ще разгледаме как сами да проектирате, изрежете и сглобите покривна ферма за такава сграда.

Проектиране на фермата

1. Измерете чистия отвор между стълбовете. Това е дължината на отвора, която фермата трябва да покрие. Фермите се подпират в двата си края от стълбовете, затова точното измерване е ключово за успеха на целия проект.
2. Определете размера, височината, наклона и стила на покрива. Ферми могат да се изградят за почти всяка конструктивна конфигурация, но в този пример ще опишем проста двускатна ферма. За по-лесни сметки ще използваме отвор от 20 фута (≈6,1 м) с централна височина 10 фута (≈3 м). Това означава наклон от 12 фута изкачване на всеки 12 фута хоризонтално разстояние – т.е. 45 градуса.
3. Начертайте дизайна на хартия или в компютърна програма за чертане. Преди да започнете рязане, трябва да знаете размерите на всички елементи. Долният ръб – т.нар. долен пояс – може да е от едно парче или от няколко части, болтовани заедно със стоманени плочи. Наклонените горни пояси също могат да са цели или сглобени от къси сегменти. От средата на долния пояс към билната линия се издига централният стълб (king post). На половината разстояние между външния край на фермата и централния стълб, от всяка страна, се монтира по един страничен стълб. Накрая се добавя диагонална подкосица, свързваща долната част на централния стълб с горния край на всеки страничен стълб – тя осигурява напречна твърдост на фермата.

Рязане на елементите

4. Отрежете долния пояс. Ако е възможно, използвайте едно парче дърво с дължина 20 фута (≈6,1 м). В този пример всички дървени елементи са с сечение 4×4 инча (≈10×10 см).
5. Отрежете двата горни пояса – с дължина приблизително 14 фута и 1¾ инча (≈4,3 м). Размерът се изчислява чрез Питагоровата теорема: дължината на централния стълб е 10 фута (височината на фермата), а половината от долния пояс също е 10 фута. Правоъгълният триъгълник от тези страни и горния пояс има катети по 10 фута. Повдигнете ги на квадрат, съберете резултатите и извлечете квадратен корен – така получавате хипотенузата, т.е. дължината на горния пояс.
6. Отрежете централния стълб така, че да осигури билна височина от 10 фута (≈3 м).
7. Отрежете страничните стълбове – по 5 фута (≈1,52 м). Разстоянието от края на фермата до мястото на страничния стълб е половината от разстоянието от края до централния стълб, а при наклон от 45 градуса простата геометрия дава дължина точно 5 фута.
8. Отрежете подкосиците. Те са дълги около 7 фута и 1 инч (≈2,15 м). Отново прилагаме Питагоровата теорема за триъгълник с катети по 5 фута и получаваме хипотенуза от 7 фута и 1 инч.

Сглобяване на фермата

9. Пробийте отвори с диаметър около ½ инча (≈13 мм) в краищата на всеки елемент. Обикновено са необходими от 4 до 12 отвора на край, в зависимост от товарите, за които се проектира фермата. Изрежете стоманени плочи с дебелина ¼–½ инча (6–13 мм) или закупете готови за вашата конструкция. Пробийте в плочите отвори, съвпадащи с тези в дървените елементи.
10. Подредете всички елементи в приблизителната конфигурация на фермата. Започвайки от централния стълб, свързвайте елементите със стоманените плочи и болтове. Болтът преминава през първата плоча, през дървения елемент, през втората плоча и се затяга плътно.
11. Продължете сглобяването със същите болтови възли, докато всички връзки станат здрави и стабилни.
12. Монтирайте скоба за ферма върху горния край на всеки от двата стълба, върху които ще седне фермата. Скобата обикновено облича отгоре стълба, закрепва се с болтове по описания начин и има жлеб, в който се вкарва фермата.
13. Закрепете фермата към стълбовете с болтове през скобата. След като двата края на фермата са монтирани, процесът е завършен. Повторете същото за всички останали ферми в конструктивната система.

Полезен съвет: При проектирането на носещи конструкции винаги отчитайте снежните и ветровите натоварвания за вашия регион. При съмнение се консултирайте с конструктор – правилно изчислените ферми гарантират безопасността и дълготрайността на сградата.