Ферма металлическая: особенности конструкции, разновидности, применение, преимущества стали

Металлическая ферма в строительной отрасли

Ферма металлическаяФерма металлическая

Строительные металлические фермы — это сборные конструкции, которые применяют для быстровозводимых объектов. Их производят из стального проката и профильных труб. Такие каркасы выдерживают статические и динамические нагрузки, равномерно распределяют тяжесть здания на фундамент. Благодаря заводской сборке они значительно упрощают монтаж, служат каркасом для мостовых и кровельных пролётов.

Конструкции выступают в качестве основы для различных типов кровли, их можно обшивать сэндвич-панелями, листовым металлом, светопрозрачным поликарбонатом и другими покрытиями. Фермы используют при возведении опор, мачт, эстакад, башен кранов, линий электропередач и многого другого. Современные технологии позволяют создавать прочные, долговечные объекты различных масштабов.

Составляющие металлической фермы

Ферма металлическая стальнаяФерма металлическая стальная

Изделия могут быть плоскими либо пространственными, основой тех и других служат контур и решётки. Все части центрированы в соответствии с осями, проходящими по центрам тяжести, чтобы конструкция выдерживала осевые нагрузки. Фермы включают различные детали:

Стойки. Вертикальный элемент, основа несущей конструкции, сжимается при нагрузках. Соединяет два горизонтально расположенных пояса (верхний и нижний).

Раскосы. Наклонно расположенные стойки, обычно под углом 30-60 градусов. Диагональное расположение позволяет прочно соединять узлы верхнего и нижнего поясов. Принимают одновременно два типа нагрузок: растягивающие и сжимающие.

Узлы металлической фермы (могу быть панели). Служат точками соединения стоек с раскосами. Увеличение количества стержней приводит к соответствующему увеличению узлов, пропорциональному увеличению нагрузок, которые может удержать ферма. Но вес и расход металла также увеличивается.

Пояса, верхний и нижний. Это рамная деталь из горизонтальных балок или профилированных труб. Верхний может быть горизонтальным, наклонным, радиусным, ломаным. На поясах крепятся узлы стоек.

Элементы, соединяющие верхний и нижний пояс (решётки, стержни) дают всему изделию жёсткость. При этом решётки различают по сложности и количеству затраченного материала в зависимости от специфики строения. Больше поперечных деталей — прочнее весь каркас.

Важное значение имеет крепление отдельных элементов. Оно может быть сварным неразборным или разборным (на болтах, заклёпках). Как правило, используя профильную тубу, применяют сварку. Также используют соединение при помощи уголков, которые присоединяют к фасонкам — металлическим пластинам, закреплённым с одной или двух сторон.

Применяя дополнительные элементы, необходимо позаботиться о защите от коррозии, поскольку в места стыков может проникать влага, разрушающая металл.

Виды металлических ферм

Покраска ферм металлическихПокраска ферм металлических

Для быстровозводимых объектов используют разные виды ферм, они могут быть плоскими или пространственными.

Разрезные. Представляют собой балочные фермы. Считаются простыми в производстве и монтаже. Применяют такие изделия при наведении транспортных галерей, перекрытий для зданий, мостов. Подходят для пролётов больше 40 метров.

Неразрезные. Перекрывают не менее двух пролётов. При меньшей металлоёмкости дают большую жёсткость всей конструкции. Из-за осадки опор, не подходят для слабых грунтов. Монтаж сложнее, чем у предыдущего вида.

Арочные. Считаются классическим вариантом, пояса в них изготавливают в форме дуги, соединяют рёбрами жёсткости. Металлические арочные фермы отличаются радиусом, который подбирают в соответствии с размерами стропильной системы. Металлические фермы для крыши такого типа рассчитывают под общий проект, исходя из сложности конструкции. Такие основы увеличивают объём помещений, площадь покрываемого пола, сохраняя при этом относительную лёгкость.

Рамные. Применяют для большепролётных зданий. Экономичны по расходу металла, но их сложнее устанавливать.

Консольные. Используют при установке опор линий электропередач, башен, навесов и подобных построек.

Полигональные. Поскольку криволинейные пояса сложны в изготовлении, используются редко. Но имеют выгоды: экономичны по металлоёмкости. Сегментная система, верхний параболический пояс которой представляет ломаную линию. Применяются там, где необходимо удерживать тяжёлую кровлю.

Трапецеидальные. Похожи на предыдущие в упрощённом варианте. Соединение рамы жёсткое, что увеличивает прочность постройки. Выглядит как трапеция с точкой излома в верхнем поясе. Подходят для крыши с небольшим уклоном.

Треугольные. Используют для балочных систем, когда основная нагрузка идёт на середину пролёта. Обычно это подстропильные фермы, с колоннами они соединяются шарнирными узлами. Средние раскосы большие, что увеличивает расход материала. По виду — прямоугольный или равнобедренный треугольник. Идеальны для крыши со значительным уклоном. Основные разновидности:

  • треугольная односкатная металлическая ферма;
  • треугольная двускатная металлическая ферма;
  • треугольная по типу решёток, где все раскосы образуют плоский треугольник.

Параллельные пояса. Изделия металлоёмкие, но под них имеются унифицированные, проверенные чертежи. Все детали повторяются, схемы соединений совпадают. Детали и элементы одной длины.

Шедовые. Представляют собой стропильные металлические фермы с уклоном кровли больше 20 процентов. Чаще всего применяются как металлические фермы для навесов или крыш с односторонним освещением.

Сегментные. Применимы там, где устанавливают светопропускающие кровли или навесы. Имеют сложную геометрию конструкции, поскольку необходимо учесть дугообразный изгиб элементов и равномерно распределить нагрузки.

Внутренние решётки

Конфигурация внутренних решёток, служащих одним из важных элементов металлических ферм, может быть различной и подбирается в зависимости от эксплуатационных требований. Решётки могут быть:

Треугольные. Чаще используются в трапециевидной или параллельной ферме. Достаточно экономны за счёт умеренной суммарной длины использованных при производстве стержней.

Шпренгельные. Предназначены под предельные нагрузки на верхний пояс. Позволяют сохранить неизменным промежуток между прогонами.

Раскосные. Конструктивно позволяют стойкам выдерживать значительные нагрузки.

Полураскосные, ромбические. Требуются для ферм с большой высотой. Например, при установке мачт или мостовых пролётов.

Крестообразные (перекрёстные). Удерживают напряжение одновременно в двух плоскостях. Обычно изготавливаются из тавров.

При выборе типа и создании проекта учитывают уклон кровли, уровень нагрузок, металлоёмкость. Так трапециевидные применяют при возведении крыш с уклоном 6-15 градусов, а если уклон 22-30, используют треугольные.

Крепления узлов осуществляют сваркой, болтами или заклёпками. Быстрее всего монтируется болтовое соединение. Заклёпки сложнее в технологическом плане, требуют специального инструмента, зато дают плотное прилегание металлических частей без сварки.

Применение металлических ферм

Монтаж металлической фермыМонтаж металлической фермы

Металлические фермы при высокой прочности и минимальной нагрузке на фундамент, широко применяются во всех областях строительства и промышленности. Они подходят для быстровозводимых помещений: цехов, складов, ангаров, мастерских, торговых и выставочных павильонов и многого другого. Вот некоторые направления использования конструкций:

  • установка перекрытий для ангаров, цехов, мастерских;
  • обустройство кровли загородного жилья;
  • территория частного и городского благоустройства: навесы, беседки, павильоны;
  • каркас для баннеров и растяжек при установке наружной рекламы;
  • техническое оснащение: радиовышки, телевизионные антенны, мачтовые осветительные опоры;
  • прокладка линий электропередач (ЛЭП);
  • установка переходов, мостов, эстакад;
  • быстрая постройка вокзалов, аэропортов, ж.д. станций, терминалов, остановок общественного транспорта.

Перекрытия при помощи пролётов металлических ферм нужны везде, где экономически невыгодно делать сплошной настил, требуется увеличить скорость возведения объекта. Если строится большепролётное здание (склад или ангар), такие конструкции будут выгоднее и проще, чем установка швеллеров и балок.

Ферма металлическая ГОСТ — государственные стандарты и регламенты

Прочные металлоконструкции применяются тогда, когда необходимо построить промышленное здание. Кроме того, они востребованы в строительстве частных домов и подсобных построек. Изготовление металлических ферм осуществляется в строгом соответствии производства нормативным требованиям.

ГОСТ 23118-2019 Конструкции стальные строительные. Включает общие требования технического устройства стальных конструкций, предназначенных для применения в любых климатических районах.

ГОСТ 23119-78 Фермы стропильные сварные с элементами из парных уголков для производственных зданий. Содержит указания к производству ферм со сварными уголками, предназначенных для производства зданий пролётами 18, 24, 30 и 36 м.

При проектировании изделий также строго соблюдаются строительные нормы и правила:

  • СНиП П-23-81 Стальные конструкции
  • СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия
  • ряд других нормативов и правил.

Преимущества металлических ферм

Преимущества использования стальных ферм при возведении объектов частного строительства:

  • высокая устойчивость на деформационные нагрузки;
  • полые детали, уменьшающие общий вес и нагрузку на фундамент и почву;
  • умеренная стоимость;
  • безопасность даже при сложных дизайнерских решениях;
  • исключительная пожаробезопасность;
  • длительный эксплуатационный срок;
  • неподверженность повреждениям плесенью, грибками, микроорганизмами и жучками.

Если сравнивать готовые фермы с балками из двутавра, они при меньшем общем весе выдерживают большие нагрузки. Расход материала меньше, эффективность такая же. От обычной стропильно-балочной системы готовые фермы отличаются большей эффективностью при работе на растяжение и сжатие.

Металл в отличии от дерева не гниёт, зимой выдерживает огромную снеговую нагрузку. Собрать готовую конструкцию получится в разы быстрее, чем любую другую.

Проектирование металлических ферм

Прочные и жёсткие фермы пользуются популярностью в строительной сфере. Поэтому важно правильно спроектировать объект, сделав грамотный расчёт размеров, веса, вероятных нагрузок. Процесс включает вычисление габаритов металлопроката, подбор толщины стенок профиля, высоты уголка. Обрабатываются следующие данные:

  • общая высота объекта;
  • высота опор;
  • наибольшая снеговая нагрузка;
  • ветровое воздействие;
  • опасность оползней, землетрясений и других геологических факторов;
  • масса кровли.

Неправильные расчёты приводят к деформации и даже разрушению объекта. Каркас может не выдержать вес обшивки крыши, снега, ветрового воздействия, собственной массы. Случаи деформации, которая может происходить постепенно и незаметно, приводят к внезапному разрушению объекта, из-за которого страдают люди и материальная собственность.

Другая крайность — завышение запаса прочности. Помимо возрастания металлоёмкости и, соответственно стоимости, увеличится и давление на фундамент.

Проектирование заключается в создании чертежей с точно просчитанными размерами всех элементов и их экономической целесообразности. По этим чертежам будет составлена смета расходов, с учётом вида и количества проката. По документам можно контролировать размеры готового объекта, возведённого на металлокаркасе.

На этапе разработки проекта выбирают форму крыши. По ней определяют, какой вид фермы подойдёт лучше всего. По размерам кровли устанавливают шаг между фермами, их количество на всю постройку. Так тип несущей кровельной конструкции зависит от назначения и места установки. Например:

  • односкатные для навесов, примыкающих к основной постройке — консольные;
  • отдельно стоящие постройки (в том числе навесы) — сегментные, полигональные, арочные.

Для независимых построек хорошо подходит треугольная двускатная металлическая ферма. Главное опираться на СНиП и соблюдать все указанные нормы.

Угол наклона

Металлический каркас должен соответствовать углу наклона кровли. Под отдельно стоящее здание с пологой крышей применяют невысокие фермы. При возведении объекта, примыкающего к основному зданию, нужно обеспечить полноценный отвод дождевой воды и снега, для чего потребуется отвесная конструкция. Это значительно облегчит нагрузку и позволит легко справляться с проблемами атмосферных осадков.

Зависимость угла кровли от количества атмосферных осадков очевидна. Чем больше выпадает осадков в течение года в регионе, тем выше проектируется угол кровли. Общие рекомендации по проектированию углов следующие:

  • угол до 15 градусов при отдельно стоящих навесах, трапециевидные фермы с высотой ската не менее одной седьмой длины пролёта;
  • угол 15-22 градуса проектируют не менее одной седьмой от высоты пролёта;
  • угол 22-35 градусов требует оптимальной высоты ската одной пятой от длины пролёта.

В последнем случае лучше применять треугольные металлические фермы с ломаным или прямым нижним поясом. Таким образом, высота фермы напрямую зависит от длины пролёта и угла кровли. Это позволяет изменять металлоёмкость конструкции и добиться наилучшей экономичности.

Изготовление металлических ферм, сборка и монтаж

Монтаж фермы стальнойМонтаж фермы стальной

Различные элементы ферм изготавливаем на собственном производстве, оснащённом современным оборудованием. Основные части (пояса, стойки и раскосы) поставляем в собранном виде, готовом для последующего монтажа. Все детали снабжаем монтажными отверстиями, для ускорения сборочных манипуляций. В некоторых случаях отверстия заранее не делают. Элементы предварительно соединяют струбцинами, чтобы убедиться в правильности конструкции, после чего сверлят и проводят финальную фиксацию.

Сборка — один из ключевых моментов монтажных работ. Её производят по специально подготовленным чертежам в указанной последовательности. Самый распространённый метод — болтовой, с применением ключей или пневмоинструмента. Чтобы добиться надёжности конструкции, затяжка метизов производится равномерно, с постоянным контролем отдельных частей. Болтовое соединение позволяет закрепить прогоны, фахверки и прочие элементы.

Нагруженные конструкции требуют высокой прочности, поэтому сборка осуществляется сварным методом. Последовательность такова: детали соединяют болтами или заклёпывают, после чего производят сварку.

После того как фермы собраны, их поднимают краном, используя парные растяжки, и устанавливают на забетонированные колонны. Металлические фермы на колоннах закрепляют не снимая строп до тех пор, пока не будет укреплено не менее половины всех стыков. После этого стропы убирают. Это обеспечивает правильную и равномерную установку на фундамент.

Если фермы необходимо установить на железобетонные колонны, кирпичные стенки, применяют анкерные болты. Установочный процесс проводят профессиональные стропальщики, имеющие сертификат для осуществления данных манипуляций. Они оснащены средствами индивидуальной защиты (каска, брезентовые рукавицы, пояс монтажника), все работы проводят в строгом соответствии с требованиями техники безопасности.

Металлическую ферму собирают в заводских условиях и поставляют в виде готовой конструкции, либо подвозят детали и монтируют на месте установки. Зачастую лёгкие опоры из профилированной трубы собирают непосредственно на участке установки.

Цена металлической фермы

Прямое влияние на стоимость стальной фермы оказывают следующие факторы:

  • вид и объём металлопроката;
  • общие габариты металлоконструкции;
  • площадь постройки (при большей площади цена может снижаться);
  • высота ферм, вид, изгиб, масса;
  • сложность сооружения (ангар для торгового центра или производственный цех);
  • специфические требования установки;
  • срочность изготовления;
  • тип проката и марка использованной стали;
  • расстояние доставки, вид использованного транспорта.

При возведении крыш, чем меньше угол наклона, тем проще и дешевле будет ферма. Все расчёты производятся с учётом параметров крыши: площадь, высота, расстояние между распорками, угол.

Металлические фермы на рынке современного строительства

Высокопрочные металлические фермы — параллельные, арочные, трапециевидные, треугольные, рамные, консольные, полигональные, сегментные находят применение в разнообразных областях современного строительства. Металлический каркас собирают из профильной трубы, сечение зависит от длины пролёта. Сборку производят на горизонтальной плоскости, после чего поднимают готовый сегмент и прикрепляют к подготовленному основанию.

Прочные стальные фермы всегда сохраняют жёсткость и целостность даже при использовании шарнирных соединений. Они служат долго, не боятся внешних факторов, пожаробезопасны и надёжны как в частном, так и промышленном строительстве.

Производственные мощности нашей компании и большой опыт специалистов позволяют изготавливать металлические фермы для строительства промышленных зданий, ангаров, производственных цехов, бытовых построек, торговых и складских объектов различных масштабов и размеров. Изготавливаем стропильные и подстропильные фермы, различные металлические элементы, узлы, балки, прогоны, связи, колонны по чертежам, проектам, индивидуальным заказам. Гарантируем высокое качество металлоконструкций, прочность, устойчивость к нагрузкам, прогибам, искривлениям. Доставляем металлические фермы автомобильным и железнодорожным транспортом.

Раздел статьи
. . .
© 2024 promconstruct.ru Контакты Наверх