Деревянные фермы — это деревянные конструкции, используемые для поддержки крыш или других тяжелых структур. Деревянные фермы, изготовленные из ряда треугольников, соединенных коньковой балкой и прогонами, имеют конструктивное преимущество благодаря высокому соотношению прочности к весу и соответствующей способности поддерживать большие пролеты. Тем не менее, эти структурные компоненты также могут использоваться для эстетических целей, а если оставить их открытыми, они могут усложнить, украсить и открыть внутреннее пространство.
Деревянные фермы, вероятно, использовались еще в бронзовом веке, около 2500 г. до н.э. С тех пор они использовались греками в древности и для различных целей во время европейского средневековья; позже знаменитые «Четыре книги Андреа Палладио» по архитектуре даже включали чертежи деревянных ферм. В 1950-х годах развитие строительных технологий ещё больше повысило эффективность деревянной фермы, поскольку разработка металлической соединительной пластины, размещаемой на стыках деревянной фермы, позволила сделать её более эффективной заводской сборкой.
Сегодня деревянные фермы по-прежнему широко используются для различных функций благодаря их прочности, экономичному использованию материалов, универсальности и устойчивости. Древесина, как возобновляемый и широко доступный строительный материал, оказывает гораздо меньшее воздействие на окружающую среду, чем другие материалы и конструкции сопоставимой прочности. Кроме того, дизайнеры часто находят эстетический эффект деревянной фермы особенно привлекательным, поскольку она может сделать пространство больше (за счёт раскрытия, а не сокрытия конструкции крыши) и сделать его более динамичным. Например, в жилых помещениях, оформленных в деревенском стиле, открытые деревянные балки и эффект сводчатого потолка могут усилить пасторальную атмосферу загородного жилого помещения. Кроме того, конструкционные преимущества деревянной фермы могут способствовать созданию большей и более гибкой планировки этажа.
Этот украшающий эффект дополняется различными возможностями дизайна ферм, что позволяет архитекторам выбирать узоры, которые лучше всего дополняют существующее пространство. Помимо естественных различий в пролёте и размерах, существует ряд различных распространенных каркасов ферм, хотя архитекторы могут экспериментировать даже за пределами этих установленных классификаций. Общая ферма образует простой треугольник с нижним поясом, соединяющим стропила; ферма «стойка королевы» (Queen Post Truss) добавляет две вертикальные стойки внутри этого треугольника; а ферма «стойка короля» (King Post) имеет одну вертикальную стойку, рассекающую треугольник в месте соединения двух стропил, и часто включает две диагональные стойки с каждой стороны, дополнительно укрепляющие стропила.
Другие более варианты включают ферму «молот» (Hammerbeam), которая устраняет хорду (нижняя балка треугольника) и использует меньшие деревянные элементы для поддержки стропил, открывая центр пространства. Точно так же в «ножничной ферме» (Scissor Truss) не используется ни пояс, ни поддерживающие вертикальные стойки, вместо этого применяются две балки, идущие от основания каждой стропильной конструкции к центру каждой противоположной стропилы; наконец, «ферма с арочными связями» (Arch-braced Truss) заменяет пояс аркой и ригелем. Некоторые фермы, такие как ферма-бочонок (Barrel Truss), полностью исключают треугольную форму в пользу изогнутого сводчатого потолка, в то время как декоративные фермы могут обеспечивать тот же эстетический эффект, не выполняя никакой структурной функции.
Каждый из этих дизайнов выполняет разные эстетические функции и может по-разному дополнять интерьер. Например, Queen Post привлекает внимание к стенам комнаты, а King Post Truss резко подчеркивает центр. Открытые фермы, в том числе Hammerbeam, Scissor и Arch-braced, оставляют гораздо больше вертикального открытого пространства за счёт устранения хорды. Роль архитектора состоит в том, чтобы определить, какой из этих вариантов лучше всего служит пространству как структурно, так и эстетически.
В конечном счете, сводчатый потолок, драматический эффект ферменных рам и облегчение открытого, но визуально сложного пространства могут творить чудеса для создания особой архитектурной атмосферы в жилых, коммерческих и даже промышленных проектах. В некоторых проектах частое повторение и плотный каркас фермы могут абстрагировать конструктивный элемент в своего рода преднамеренный узор; в других интерьерах покраска ферм в белый цвет и широкое их расположение могут поддержать даже минималистский стиль. Существует множество вариаций и бесконечные возможности для этого вневременного структурного элемента.
Источник: The Beauty of Exposed Wooden Trusses
