Фермы металлические — это жесткие конструкции, которые применяют для перекрытий сооружений или кровли. Представляют из себя решетчатую систему, которая состоит из поясов, соединенных стойками и/или раскосами. Их используют вместо балок там, где повышенные нагрузки и большие пролеты между опорами.
Высокая прочность достигается за счет того, что основная нагрузка распределяется на узлы, а осевая на стержни.
Большой плюс ферм в том, что это быстровозводимые конструкции.
Название эти металлоконструкции получили от латинского слова firmus, что означает «прочный». К сельскому хозяйству никакого отношения не имеют.
Из металлических ферм делают железнодорожные мосты, ЛЭП, также применяют при строительстве ангаров, складов. Небольшие конструкции используют при строительстве навесов для машин, беседок и т.п.
Это отличная альтернатива балкам при длинных пролетах. Выигрыш в том, что металлические фермы имеют:
- Меньший вес
- Пониженный расход стали
- Повышенную прочность и жесткость
В некоторых случаях геометрию решеток используют и как декоративную составляющую.
Фермы могут быть плоскими и пространственными.
Плоские говорят сами за себя — воспринимают нагрузку только в своей плоскости.
Пространственная ферма — это объемная конструкция, которая состоит из плоских ферм. Примером служит башенный кран. Такой «брус» справляется с нагрузкой, которая действует в любом направлении.
Элементы металлических ферм
Можно выделить две основные составляющие: пояса и решетки.
Пояса — это основа конструкции. Верхний пояс работает на сжатие, а нижний на растяжение.
- Верхний пояс может быть в виде горизонтальной, наклонной или арочной балки.
- Нижний пояс почти всегда в виде горизонтальной балки.
Решетка соединяет пояса. Она может состоять из стоек и раскосов, как по отдельности, так и в комплексе.
Стойки — это вертикальные элементы решетки. Нагрузка равномерно распределяется на все стойки, и через узлы передается на несущие конструкции.
Раскосы расположены под углом к стойке и поясу, и служит дополнительным усилением.
Узлы — это места соединений поясов со стойками и раскосами.
Способы крепления узлов зависят от материала, из которого изготовлена ферма. Например, если из профилированной трубы, то методом сварки. Если из уголка, то крепят к фасонкам болтовым методом или заклепками.
Фасонки — это металлические пластины, предназначенные специально для соединения стоек и раскосов.
Из чего делают
Материал для ферм выбирают исходя из расчетных нагрузок.
Если это небольшой павильон или автомобильный навес, можно использовать стальные уголки или профильные трубы.
С уголком работать удобно, но для его соединения обязательно нужны фасонки. А они увеличивают стоимость конструкции из-за повышенного расхода стали.
Фермам металлическим из профильной трубы фасонки не нужны, и за ними легче ухаживать в процессе эксплуатации. Важно только герметично закрыть отверстия для избегания коррозии в будущем.
Если же рассчитывают на высокие нагрузки, используют швеллеры, тавры и двутавры.
Конструкции металлических ферм
По способу соединения фермы бывают сварные, клепаные и болтовые. Писали об этом чуть выше.
По величине усилий могут быть легкие (одностенчатые) и тяжелые (двустенчатые)
По очертанию поясов выделяют следующие:
Сегментная ферма или прямая арочная ферма
По форме похожа на часть круга. Нижний пояс горизонтальный, а верхний в виде арки. Их соединяют стойки и раскосы. Это самый экономичный вариант в плане использования стали. Тем не менее, его используют нечасто из-за сложности изготовления.
Они делятся на односкатные арочные фермы — в основном в виде навесов, вплотную примыкающие к строению; и двускатные арочные фермы — различные ангары.
Фермы с полигональным контуром
Очень похожа на сегментную. Но верхний пояс состоит из ломаной линии. Из-за множества углов верхнего пояса также называют многоугольной. В данном случае очертание близко к эпюре моментов. Но перевозить верхний пояс в виде отдельных прямолинейных стержней проще, поэтому сложности в виде перелома в узлах не так критичны.
Трапецеидальная ферма
Имеет форму трапеции. Используют для возведения крыш зданий с небольшим уклоном. Верхний пояс имеет всего один излом. Такая форма повышает жесткость здания за счет создания жесткого опорного узла.
Фермы с треугольным контуром
Имеет форму треугольника: либо равнобедренного, либо прямоугольного. Особенно актуальна, когда нагрузка сосредоточена в середине пролета. Используют для обустройства крыш с большим уклоном.
Фермы с параллельным поясом
Верхний и нижний пояса расположены параллельно друг к другу: либо горизонтально, либо под углом. Не экономична и далека от эпюры моментов. Но унификация стержней облегчает подготовку деталей. За счет этого очень распространена при возведении производственных сооружений.
По типу решетки:
Треугольная
В данном типе нет стоек, используют только раскосы. Оптимальные углы наклона раскосов 45 градусов. Такая конструкция меньше весит из-за небольшой суммарной длины всех стержней. Меньшее количество узлов облегчает ее изготовление. У нее самый короткий путь усилия от приложения нагрузки к опоре.
Есть и минус — редкое расположение узлов снижает нагрузку, которую сможет выдержать такая конструкция.
Треугольная со стойками
Используют при больших нагрузках и длинных пролетах. Выглядит также как и треугольная, только добавлены стойки. В данном варианте стали расходуется больше, зато уменьшается расстояние между узлами фермы.
Шпренгельная
Используют, когда нужно усилить верхний пояс, если на него воздействует дополнительная нагрузка. Для этого к треугольной со стойками добавляют еще стойки, но они примыкают только к верхнему поясу. Таким образом, и верхний пояс усилен, и металл экономится за счет меньшей длинны стержней.
Крестовая
Самая прочная. Используют при повышенных нагрузках. Решетка образует квадраты, внутри которых вмонтированы раскосы в виде буквы «Х».
Раскосная
Может быть как с восходящими раскосами, так и с нисходящими. При этом нужно стремиться к тому, чтобы стойки были сжатыми, а раскосы растянутыми.
Как рассчитать ферму
Начинаем всегда с проекта. Независимо от того, для какого объекта нужна ферма: навеса для автомобилей или огромного цеха.
Во-первых, это всегда вопрос безопасности. Нельзя строить крышу без 100%-ой уверенности, что она выдержит любые возможные нагрузки.
Для этого проводят расчеты по множеству параметров. После определения нагрузок определяются с конструкцией фермы, материалом, видом сечения для каждого элемента фермы, толщиной стенок и т.д.
При этом, немаловажный фактор — это бюджет. Если необоснованно перебдить, получим повышенный расход стали, что неизбежно приведет к существенному удорожанию конструкции.
Чтобы соблюсти баланс безопасности и экономичности, у нас есть свой конструкторский отдел, в котором не одно десятилетие работают профессионалы.
Заказывая металлические фермы в СП-Пром, вы будете уверены, что с ними не будет проблем в будущем, и никаких переплат.
Кроме этого, на нашем заводе полный цикл сборки: от проекта до готового изделия на вашей стройплощадке. На всю продукцию даем заводскую гарантию.
При необходимости сами привезем на объект.
Обращайтесь к нашим специалистам, они ответят на все интересующие вопросы и предложат оптимальное решение.