Ферм конструкции металлические под оборудование конструкция металлическая

Виды, особенности и преимущества металлических ферм

Надежные и прочные металлические фермы – это одно из разновидностей современной продукции металлопроката. Это целостная форма, которая никогда не меняет своих геометрических параметров, даже если жесткие узлы заменены шарнирными. Из них получаются долговечные и надежные конструкции, как навесы, беседки, павильоны и даже целые крыши жилых домов. Но насколько такие конструкции целесообразнее, чем более привычные деревянные?

В этой статье мы расскажем вам о видах, особенностях и преимуществах металлических ферм. Надеемся, вы совершенно по-другому посмотрите на вопрос прочности стропильной системы, особенно, если вы хотите забыть про занозы, точащих древесину жучков и постоянных переживаниях об обработке элементов крыши.

Преимущества и недостатки для частного строительства

Прочные металлические фермы сегодня активно применяются в строительстве частных домов и промышленных зданий. И совсем не обойтись без такой надежной строительной системы в возведении складских помещений, спортивных сооружений, торговых комплексов и павильонов для выставок, а еще для строительства офисных многоэтажных зданий. Что неудивительно, ведь металлические фермы особенно хороши, когда нужно перекрывать большие пролеты.

Фермы из металлической трубы имеют массу ценных преимуществ перед другими:

Устойчивость к деформациям при нагрузках.
Небольшой вес благодаря полым конструкциям.
Доступная стоимость для частного строительства.
Возможность возведения безопасных сложных конструкций без потери прочности.
Высокая пожаробезопасность.
Долговечность, прочность и надежность.

С конструктивной точки зрения использование ферм даже более предпочтительно, чем балки. Ведь при меньшем весе те выдерживают куда серьезнее нагрузки, чем при использовании обычных двутавров и швеллеров. При этом фермы еще и менее металлоемкие.

В какой-то мере металлические фермы служат аналогом стальных балок, но куда более экономичны в плане расхода материала. При этом их эффективность сравнима. А отличие металлической фермы от просто собранных вместе стропил в том, что готовая ферма отлично работает на растяжение и сжатие.

А, в отличие от деревянных стропил, металлические не гниют, не плесневеют, не разрушаются грибками или насекомыми. Их намного сложнее сломать тонной снега. Кроме того, собирают такие стропила быстрее, чем из других материалов.

Виды ферм для разных задач

Вы удивитесь, насколько много видов металлических ферм:

Давайте рассмотрим внимательные самые популярных формы металлических ферм, которые чаще всего производят на заводах:

Параллельные – самые простые и экономичные, для изготовления которых используются одинаковые детали.
Классические арочные, в которых нижний и верхний пояс имеют вид дуги, а пояса соединены между собой ребрами жесткости. Разные виды такой арки отличаются между собой радиусом. А сам радиус определяют такими внешними ограничителями, как размеры стропильной системы, запланированный вами дизайн крыши и сложность ее конструкции.
Треугольные односкатные, которые чаще всего используются для устройства крыши с крутыми скатами.
Треугольные двускатные, более подходящие для крыш с крутыми скатами, но оставляющие после производства немалую долю отходов.
Полигональные, которые хорошо подходят для кровли из тяжелого настила, но отличаются сложностью в монтаже.
Трапецеидальные, подобные полигональным, но с более упрощенной конструкцией.

Сегментные, подходящие для зданий со светопропускающей кровлей, но самые сложные в производстве. Чтобы их изготовить, делают дугообразные элементы с точной геометрией, которая позволяет равномерно распределять нагрузку. А вот популярные и малоизвестные виды ферм для навеса из металла:

Архитектура металлической фермы: элементы, узлы и напряжение

Итак, металлическая ферма – это сварная или сборная система труб и жестких крепежных узлов. Состоит такая конструкция из определенных элементов:

Пояса, верхний и нижний, которые служат каркасом.
Решетки, которая связывает оба уровня.
Стоек, которые смонтированы перпендикулярно к поясу.
Раскосов, которые присоединены под углом к нижнему и верхнему уровню.
Шпренгеля – вспомогательного раскоса.
Узел – это точка, в которой сходится сразу несколько стержней. Здесь трубы соединяют при помощи фасонки – специального металлического листа.
Панель – это расстояние между соседними узлами, а пролет – расстояние между опорами стропильных систем.

Верхний пояс металлической фермы изготавливают из профильной трубы или двутавровых балок, с применением фланцевого соединения. Нижний – из этих же материалов.

Только, если ферма станет подвергаться нагрузке на уровне панелей, тогда дополнительно необходимо установить парные швеллеры. А внутренние стойки и раскосы изготавливают из круглой трубы, уголка или профильной трубы.

Решетки внутри фермы располагают по самым разным схемам, и все они продиктованы исключительно практическими соображениями. Чем больше поперечных элементов, тем прочнее сама конструкция, и тем дороже она обходится (материала-то уходит больше!). Например, вот в каких вариантах изготавливают треугольную ферму:

Внутренний рисунок металлической фермы подбирают в зависимости от конструктивных требований и планируемого уровня нагрузок. И выбранный тип обрешетки влияет на вес конструкции, ее внешний вид, трудоемкость и бюджет на изготовление самой металлической фермы.

Давайте рассмотрим стандартные виды внутренних решеток металлических ферм:

Меньше всего узлов в треугольной решетке, которая чаще всего встречается в параллельной и трапециевидной ферме. Причем такая решетка считается наиболее экономной, т.к. у нее минимальная суммарная длина стержней.
Шпренгельная решетка нужна там, где основная нагрузка приходится на верхний пояс. А потому ее используют, когда нужно сохранить расстояние между прогонами.
Раскосную ферму делают, когда стойкам приходится противостоять большим усилиям.
Крестовая разновидность нужна для каркасов, в которых расчетная нагрузка идет сразу в обоих направлениях.
Перекрестная решетка нужна для ферм, которые делают из тавров.
Полураскосная и ромбическая решетка нужна для ферм с такой большой высотой, как при создании мостов и мачт. Такие рамы получаются с высокой жесткостью благодаря двум системам раскосов.

В жизни выглядят все эти фермы так:

Вот, например, как выглядит не так часто встречающаяся шпренгельная ферма:

Кровельные металлические фермы, в свою очередь, бывают двускатные, односкатные и прямые. За счет ребер жесткости металлические фермы не деформируются даже на больших пролетах, хотя с виду довольно хрупкие.

Также металлические фермы делят на виды по количеству поясов. Это плоские фермы, где узлы и стержни находятся в одной плоскости, и пространственные, более сложные, в которых пояса находятся в параллельных плоскостях.

Проектирование ферм для крыши дома

Итак, давайте рассмотрим: как точно рассчитать ферму для навеса или более солидной постройки так, чтобы вы не закупили слишком много материала и правильно просчитали прочность.

Мы советуем вам взять готовые типовые проекты, которые уже практикуют, и которые проверенные временем. Идеально, если вы сможете проконсультироваться насчет выбранной схемы с опытным мастером, а затем уже перейдете к реализации.

Если вы решили справиться самостоятельно, тогда первым делом составьте схему будущей металлической фермы. Определите, какие контуры у нее будут, необходимо ли пространство под потолком, какое будет кровельное покрытие.

Высота металлической фермы зависит от типа кровельного материала, ее веса, угла наклона и возможности перемещения самой фермы.

Итак, фермы должны соответствовать таким государственным стандартам:

ГОСТ 23118-99 (об общих ТУ для конструкций из стали).
ГОСТ 23119-78 (о требованиях к производству ферм, когда нужна сварка уголков).
ГОСТ 23119-78 (о ТУ на производство металлических ферм, сварка профильных труб). А, чтобы правильно спроектировать металлическую ферму, вам понадобится информация из таких источников:
СНиП, П-23-81 (о стальных конструкциях), и СНиП 2.01.07-85 (о нагрузках и воздействиях).

Ферму для навеса или гаража вы можете сделать «на глаз», не особо заморачиваясь. В любом случае, вы по наитию задействуете больше материала, чем нужно, и тем самым добьетесь нужной прочности. А вот для дома такие фермы нужно рассчитывать максимально точно, чтобы тем смогли выдержать все силы стихий и сами по себе не создавали ненужной нагрузки на фундамент.

Для этого учитывают такие факторы:

Постоянные нагрузки, как вес кровельного покрытия.
Периодические нагрузки, как переменчивая погода, ураганы и даже смерч.
Дополнительные нагрузки, как снеговые и ветровые, а также вес человека, который может находиться на кровле во время ремонтных работ.

Чем больше высота фермы, тем выше ее несущая способность. Также на несущую способность влияют ребра жесткости – чем их больше, тем крепче сама ферма. Но тем она тяжелее и дороже обходится.

К слову, самые легкие металлические фермы получаются, когда их высота равна 1/7 или 1/9 длины пролета. Дополнительно их облегчают специальной решеткой, в которой усилие по сжатию принимается короткими стойками.

Расчет высоты и длины фермы

При проектировании изготовлении металлических ферм важно необходимо выполнить некоторые пункты расчета металлической фермы:

Шаг 1. Определите ширину пролета в постройке, выберите форму крыши и угол ската.
Шаг 2. Выберите контур пояса с учетом предполагаемого уровня нагрузки на ферму.
Шаг 3. Рассчитайте размер каркаса и то, будете ли собирать его или варить самостоятельно, или же закажете.
Шаг 4. Чтобы рассчитать оптимальную высоту металлических ферм, примените такие формулы (L – длина фермы):

Н=1/4×L либо Н=1/5×L, если рама треугольной формы Н=1/8×L, если параллельная, трапецеидальная или полигональная. При этом сам уклон верхнего пояса должен быть 1/8×L или 1/12×L.

Теперь определяем размеры панелей. Напомним, что панель – это расстояние между стойками, которую передают всю нагрузку. Причем угол раскоса у разных ферм – разный, и панели им отвечают. Например, в ферме с решеткой треугольной формы такой угол составляет 45 градусов, а с раскосной решеткой – 35 градусов.

И, наконец, определяем угол расстановки раскосов, который должен составлять от 35 до 50 градусов, идеально, если 45.

Проверить полученное вами значение вы сможете при помощи специальных программ, которых сегодня немало:

Подбор параметров фермы Подбирают нужную конструкцию фермы исходя из формы чердачного перекрытия, угла наклона крыши и нужная длина пролета. Так, наиболее практичной для кровли жилого дома считается ферма треугольной формы, которая будет иметь высоту около пятой части длины пролета:

Если же длина пролета будет значительной, от 14 до 20 метров, отдайте предпочтение конструкции с идущими вниз раскосами. При этом верхняя часть фермы должна иметь панель длиной от 1,5 до 2,5 метров. Так, оба пояса конструкции будет иметь четное количество панелей.

Такие фермы позволят избежать длинных раскосов, что поможет сопротивляться продольному изгибу. Хотя обычно для этого приходится делать большое сечение, утяжеляющее всю конструкцию в несколько раз. При этом верхняя часть фермы разбивается на двенадцать или шестнадцать панелей, по 2-2,75 метра.

Но иногда потолок крыши планируется геометрически сложным. В таком случае его среднюю часть приподнимают над опорами или же используют те же фермы Полонсо. Да, такой вариант немного сложнее обычной треугольной формы, но мы уверены, что вы справитесь!

Если даже фермы Полонсо не подходят, т.к. высота потолка от опор планируется быть еще выше, тогда ставят многоугольные металлические фермы, в которых поднят нижний пояс. Так, чтобы увеличить высоту конструкции до 0,23 длины пролета, расположенный внизу пояс делают ломаным.

При угле кровли 6-15° ставят трапециевидные или асимметричные фермы. Если же вы хотите получить красивую внешнюю форму, но при этом ровный потолок, тогда лучше выбрать сегментную.

Тем более, что на нее израсходуется намного меньше материала. И эффективность сегментной формы растет с удлинением пролета:

Источник

Изготовление металлических ферм: секрет популярности конструкций

В наши дни технологии строительства претерпевают значительные изменения. Современный уровень развития производственной отрасли позволяет создавать конструкции из быстровозводимых модулей. Иногда целое здание из металлоконструкций возводится всего лишь за один день. Столь высокая скорость объясняется очень простой технологией, когда соединяются готовые составные элементы. Изготовление металлических ферм зачастую выполняется по тому же принципу.

Изготовление металлических ферм

Вопросы, рассмотренные в материале:

Что такое металлическая ферма
Какие бывают разновидности металлических ферм
В чем заключаются преимущества и недостатки металлических ферм
Во сколько обойдется изготовление металлических ферм

Что такое металлическая ферма

Корни слова «ферма» восходят к латинскому «firmus» (прочный), что напрямую указывает на высокую надежность и жесткость конструкции.

Внешне она представляет собой металлическую структуру, в состав которой входят вертикальные стойки и наклонные раскосы. Они соединяются при помощи сварки в единую жесткую металлоконструкцию. Вся нагрузка равномерно распределяется на фундамент сооружения благодаря связанным стойкам. При этом верхний пояс металлоконструкции направлен на осевое сжатие, а нижний на растяжение.

Раскосы, скрепленные в единую структуру, образуют треугольник. Следует помнить о том, что в принципе это наиболее устойчивая геометрическая фигура. Именно поэтому большинство конструктивных элементов фермы представляют собой треугольники.

Для изготовления металлических ферм необходимо объединить в единую конструкцию следующие элементы:

Верхний пояс. Включает в себя радиусную (ломаную), горизонтальную и наклонную балки. Именно к ним прикрепляются верхние соединительные узлы стоек.
Нижний пояс. Представлен в виде горизонтальной продольной балки. На нее крепят нижние соединительные узлы стоек или раскосов.
Стойки. Это вертикальные элементы между нижним и верхним поясом. На них ложится основная нагрузка конструкции, и они же распределяют ее по основанию. Работают на сжатие.
Раскосы. Они связывают углы верхнего и нижнего пояса между собой и производятся в виде наклонных стоек. Угол их наклона равен 45°. Работают на сжатие и растяжение.
Узлы (панели). Точки, находящиеся на верхнем и нижнем поясе фермы. В них происходит соединение диагональных раскосов или вертикальных стоек.

Разновидности металлических ферм

Изготовление этих устойчивых металлоконструкций активно используется при возведении промышленных зданий, частных домов, торговых комплексов, выставочных павильонов, спортивных сооружений, складских комплексов, многоэтажных зданий и пр. Благодаря им можно перекрыть значительное пространство или пролет.

Изготавливают металлические фермы в основном на заводах. Ассортимент продукции достаточно широкий. Ниже приведем основные виды этих металлических конструкций:

Параллельные – имеют наиболее простую форму. Их изготовление не требует больших затрат, поскольку они создаются из однотипных деталей.
Классические арочные – в них верхний и нижний пояс дугообразной формы, который имеет ребра жесткости. Отличить между собой разные виды изделий можно по радиусу арки, который может зависеть от дизайна крыши, сложности всей металлоконструкции и внешних ограничений (например, стропильной системы).
Треугольные односкатные – необходимы для изготовления крыши, имеющей крутые скаты.
Треугольные двускатные – также используются для создания крыш с крутыми скатами, но их недостатком являются большие отходы после производства.
Полигональные – идеальны для возведения кровли из тяжелого настила, но требуют высоких профессиональных навыков при монтаже.
Трапецеидальные – являются аналогом полигональных, но имеют более простое устройство.
Сегментные – нашли применение при возведении сооружений со светопропускающей кровлей. Они сложны при изготовлении, поскольку при создании дуговых элементов требуется геометрия высокой точности. Зато при правильных расчетах нагрузка равномерно распределяется по всему основанию.

При изготовлении металлической фермы подбирают внутренний рисунок в зависимости от предполагаемого уровня нагрузки и других конструктивных требований. Тип обрешетки может значительно повысить трудоемкость проекта, изменить внешний вид объекта, его вес и существенно увеличить затраты на изготовление изделия.

Треугольная решетка отличается минимумом узлов, поэтому делать ее экономически выгодно. Ее можно увидеть в параллельной и трапециевидной форме металлоконструкций.
Шпренгельная решетка используется в объектах, где большая часть нагрузки ложится на верхний пояс, позволяя сохранить необходимое расстояние между прогонами.
Раскосная ферма пригодится в тех случаях, когда на стойки возлагаются слишком большие нагрузки.
Крестовая решетка подходит для каркасов, где расчетная нагрузка направлена в две стороны.
Перекрестная решетка нужна для ферм, которые делают из тавров.
Полураскосная и ромбическая решетка – ее изготовление практикуют при создании ферм с огромной высотой (как у мостов и мачт). Эти рамы отличаются большой жесткостью из-за наличия двух систем раскосов.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Металлические фермы для кровли выпускаются в прямом варианте, односкатном и двускатном. Ребра жесткости не позволяют металлическим фермам деформироваться независимо от ширины пролета.

Изготовление металлических ферм может выполняться по разным схемам в зависимости от количества поясов. Бывают плоские и пространственные фермы. У плоских все узлы и стержни расположены на одном уровне, у пространственных пояса расположены в параллельных плоскостях.

Плюсы и минусы металлических ферм

Преимуществами изготовления подобных металлоконструкций можно считать:

Возможность предварительной частичной сборки и компоновки сборных металлических ферм. Это значительно упрощает процесс монтажа, так как собрать конструкцию можно даже вручную. Кроме того, подобный вариант позволяет уменьшить затраты на транспортировку, так как можно регулировать размер каркаса.
Малый вес металлических профилей значительно облегчает работу со всей металлоконструкцией.
При помощи ферм можно очень быстро возводить высотные конструкции с прочным основанием.
По сравнению с монолитными строениями из бетона и кирпича они стоят гораздо меньше.
При изготовлении металлических ферм используются очень крепкие профили, стойкие к деформации и воздействию ветра.
Стропильные системы из металлопрофиля имеют длительный срок службы.
По завершении установки допускается покраска металлической фермы в любой цвет, следовательно, ее можно хорошо вписать в интерьер сооружения.

Не стоит забывать о том, что любые конструкции имеют свои недостатки. В данном случае можно говорить о том, что при изготовлении изделий большое внимание необходимо уделять тщательной антикоррозийной обработке. В случае нарушения покрытия сталь может потерять свои эксплуатационные характеристики и выйти из строя всего за пару лет. Например, такое негативное воздействие способен оказать конденсат, скапливающийся в верхних слоях помещения, где расположена чердачная зона.

Изготовлением металлических ферм и их установкой должны заниматься только профессионалы. Монтаж громоздких металлоконструкций тесно связан со специальной подъемной техникой и работами на высоте, для чего необходимо получить специальный допуск. Такие проблемы снимаются заказом выполнения работ у определенной компании. То есть если вы заказываете изготовление металлической конструкции на производстве, то уточните, есть ли у них услуги монтажа.

Помните о том, что для качественного изготовления любого объекта необходимо проводить проектно-расчетные работы. Кроме этого, возможно, появятся затраты на доставку. В связи с этим очень тщательно нужно выбирать компанию, предоставляющую подобные услуги, ориентируясь в первую очередь на качество работ, а уже потом на их стоимость. Не забывайте, что надежность несущих элементов будет сказываться на сроке эксплуатации всего сооружения.

В целом, подобная металлоконструкция сопоставима со стальными балками. Отличие заключается в том, что металлическая ферма является более эффективной конструкцией. Она работает на растяжение и сжатие, не подвержена гниению, заражению грибком и насекомыми, не ломается под воздействием тонны снега. Все это выгодно отличает ее от деревянных стропил или балок.

Изготовление и монтаж металлических ферм

Изготовление металлоконструкций может происходить непосредственно на строительном участке либо в специальном цехе на производстве. Сам процесс заключается в сборке готовых элементов: стоек, раскосов, поясов. В некоторых случаях в этих конструкциях заранее проделывают монтажные отверстия, тогда весь процесс сборки протекает гораздо быстрее и проще. В случае отсутствия монтажных отверстий их фиксируют при помощи струбцин и затем закрепляют.

Чертежи для изготовления металлических ферм из профильной трубы и других элементов, а также результаты сборки должны полностью совпадать с задуманным проектом.

Соединение металлических деталей может происходить с двумя способами:

С помощью болтов. Это самый распространенный и простой способ соединения. Он позволяет быстро монтировать фахверки, прогоны, связи и другие элементы металлоконструкции. Качество натяжения болтов оказывает прямое влияние на надежность болтового соединения. Чаще всего такую работу делают сразу два монтажника при помощи специальных ключей с рукоятками и пневмоинструмента.
Путем сварки. Сварные работы в производственных условиях используются только в том случае, когда нужно получить очень крепкое устойчивое соединение. До начала сварочных работ отдельные элементы конструкции скрепляются между собой при помощи монтажных болтов. Самые ответственные узлы следует фиксировать заклепками.

Когда заканчивается изготовление отдельных элементов, стропильная система из профилей частями или полностью доставляется на участок сборки. Установка всей металлоконструкции выполняется на основание, представляющее собой зацементированные и скрепленные колонны.

Чтобы поднимать остов, понадобится стрелочный кран. Во время его работы возможно раскачивание конструкции. Для предотвращения этой проблемы используют ручные парные растяжки. Они же помогают направлять конструкцию во время монтажа. После подъема систему фиксируют временными соединениями, а затем уже основательными. Прежде чем убрать стропы, необходимо убедиться в том, что хотя бы 50 % креплений хорошо затянуты.

Процесс монтажа может варьироваться в зависимости от особенностей основания. Так, при установке конструкции на железобетонные колонны или стены из кирпича фиксация элементов выполняется на анкерные болты. При длине конструкции более 10 м необходимо производить расчет крыши как спаренной системы. В таком случае стропильные ноги и перемычки должны состоять из двух частей. Их сборка выполняется непосредственно на объекте.

При установке стропильной фермы важно соблюдать технику безопасности. Обязательными моментами будут следующие пункты:

Принимать участие в работах могут только высококвалифицированные высотники и стропальщики, имеющие соответствующий допуск.
Обязательно прохождение инструктажа по технике безопасности до начала работ.
Работающий персонал должен быть снабжен специальной экипировкой: касками, рукавицами, монтажными поясами, сезонной спецодеждой.

В наше время изготовление конструкций металлических ферм находится на лидирующих позициях, что объясняется их огромными преимуществами. Они быстро изготавливаются, легко устанавливаются, имеют длительный срок эксплуатации и высокую устойчивость к внешнему воздействию. Являются настоящим технологическим достижением современного производства в области строительства.

От чего зависит стоимость изготовления металлических ферм

Изготовление систем из металлических профилированных труб получило широкое распространение в частном строительстве. Это очень удобные и легкие конструкции, которые можно собрать прямо на месте.

Цена изготовления металлических ферм зависит от сложности изделия и особенностей монтажа. Основной упор идет на следующие факторы:

Вид и количество металлопроката.
Конфигурация конструкции.
Размеры сооружения.

На качество и долговечность готового изделия влияет не только качество изготовления элементов, но и грамотный монтаж всей металлоконструкции. Стоимость сборки определяется следующими факторами:

Видом сооружения и уровнем его сложности – следует отличать по сложности монтаж гаража от возведения торгового комплекса.
Площадью постройки – стоимость изготовления и монтажа металлоконструкции снижается прямо пропорционально увеличению общей площади строения.
Местоположением объекта – монтируя металлоконструкцию, ориентируются на административное расположение места строительства и логистические расходы, включая перевозку оборудования и рабочих.
Срочность выполнения заказа – изготовление и монтаж металлической конструкции в сжатые сроки требует увеличения объема спецтехники, численности персонала, введения посменного графика работы.

Все эти нюансы могут существенно повлиять на конечную стоимость проекта.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Источник

Металлические фермы — расчет, изготовление и монтаж

Фермы

Металлические фермы считается металлической структурой, которая состоит из некоторых наклонных раскосов, объединенных друг с другом в некоторые узлы, находящиеся на нижнем и верхнем поясе ферм, их совокупности создают жесткую конструкцию.

Для чего нужен расчет металлической фермы?
Основные виды металлических ферм
Конструкционные отличительные черты
Технология монтажа стропильных ферм
Плюсы

Для чего нужен расчет металлической фермы?

Нужно понять, что выполнять отличного качества расчет несущих устройств вы можете лишь при присутствии особых умений, принимая во внимание требования СНиП и большинство иных важнейших факторов. Для того чтобы тщательно выполнять подсчет, проектировщики применяют особые программы.

Подсчитывая проект инженерных устройств, непременно все имеющиеся значения непременно наносят в проектные чертежи.

Вначале перед подготовкой чертежных проектов составляется схема фермы с пометкой главной зависимости уклонов. К тому же необходимо учитывать и такие моменты, как:

Контур опорных поверхностей для обустройства будущих кровель. Это может помочь подсчитать угол наклонов верхних поясов несущих устройств.

Экономия сырья на производство конструкций.

Грамотный расчет, принимая во внимание максимальную нагрузку, предполагающая для этого изделия. К тому же необходимо запомнить, что угол раскоса в одной конструкции бывает разный, однако ширина панелей постоянно должна быть идентичной для всех.

Расстояние среди крепежных узлов подсчитывается в конце, однако в основном оно подбирается по ширине панели.

Как только главные характеристики рассчитываются, необходимо узнать схему конструкций. Рекомендуется для этого использовать специальные программы.

Основные виды металлических ферм

Соединенные друг с другом раскосы создают треугольник, считающийся наиболее надежной геометрической фигуркой. По этой причине почти каждая конструктивная схема ферм, несмотря на ее вид, основан из перечне некого числа постоянных геометрических фигурок как треугольники.

Треугольная металлическая ферма основана из таких элементов, как:

Верхний пояс основан из горизонтальных, наклонных, радиусных либо ломаных балок, к которой прикрепляется все верхние объединенные узелки стойки.
Нижний пояс. По горизонтали продольная балка, где находятся нижние соединяющиеся детали стойки.
Стойки. Детали, которые находятся вертикальным образом друг к другу верхним и нижним поясам.
Раскос. Монтируются под углом около 45 градусов.
Узелки. Точки, находящиеся на поясе ферм, где объединяются диагонального типа раскосы.

Любое узловое соединение бывает:

Сварным — все конструктивные детали связываются друг с другом благодаря сварке.

Болтовое соединение либо клепаное является элементами, соединяющиеся друг с другом болтами либо заклепками на единой закладной из стали, произведенной из толстых прокатных листов.

Ферма металлическая треугольная, сравнивая с цельной балкой, отличается легким весом, на ее производство затрачивается минимум металлов, к тому же она имеет высокую несущую способность. А по собственным конструктивным особенностям и распределению вертикальной нагрузки фермы стропильные металлические принято делить на следующие категории:

Плоская является структурой, в которой ее пояс, стойка и раскосы располагаются в единственной рабочей области. К тому же она способна нести лишь нагрузку вертикально. Для надежности против бокового воздействия плоские постройки к тому же крепятся друг с другом с помощью поперечных прогонов.

Тяжелые стропильные металлические фермы устраиваются из раскосов, расходящиеся из единственного узлового соединения по 3 либо 4 областям и обычно имеют пару поясов сверху и снизу.

Структурные характеристики очень труднее во время сборки, однако с помощью собственным конструктивным способностям, могут носить и вертикальные, и боковые нагрузки. К тому же для них не нужно обустраивать дополнительные прогоны, чтобы связать с иными металлоконструкциями, по этой причине их в основном применяют для единственного перекрытия огромных и очень обширных пролетов, где мало колонн для опор.

Конструкционные отличительные черты

Все металлические детали, несмотря от их конструкций с контурами и формами, имеют собственные отличительные черты и некие свойства. Однако в любом случае по методу монтажу, за исключением классических, когда структурные приборы опрутся на 2 кончика, в некоторых случаях можно встретить конструктивные постройки, у которых единственный краешек выходит висячий, то есть без опор. В основном их монтируют для того, чтобы перекрывать здания, у которых скаты каркасов можно выносить за предел наружной стены.

Исходя из конструкций, металлические фермы купить можно прямые, одно либо двухскатные. По контуру отличаются на следующие виды:

Механизмы, у которой 2 пояса находятся параллельно один к другому. В основном применяется для постройки перекрытия промышленного здания с плоскими мягкими каркасами, и под эстакад, мост и многое другое. Являются самой простой конструкцией, где раскосы совпадают по собственным габаритам, по этой причине их сборку осуществляют очень просто.

Односкатная конструкция в виде трапеции. Она с прямым поясом, однако верхний находится с уклонами в какое-то направление под углом. Применяя такую постройку вместе с колоннами, вы можете создавать жесткую конструкцию для постройки. Не обладает средними длинными стойками и не нуждается в огромном уклоне.

Полигональные различаются трудной конструкцией и самой длительной по отрезку времени монтажом, однако к тому же вы можете, сравнивая с собственными аналогами, выдержать довольно огромную нагрузку по вертикали. Применяются для того, чтобы перекрывать большепролетную тяжелую постройку.

Фермы треугольных форм получили распространение как стропильные системы во время установки крутой крыши. Обыкновенная конструкция, однако есть определенные минусы. У них острые опорные узлы и огромные затраты сырья при производстве вследствие длинных стоек.

Купить фермы металлические таких типов решеток:

Треугольная — это самая жесткая и эффективная система в конструкциях.
Раскосная основана из довольно длинных раскосов, которые могут работать в одно и то же время на сжатии или растяжке, а вот стойки по вертикали лишь на сжатиях.

Есть к тому же особые крестовые и иные.

Важнейшей характеристикой конструкции фермы считается их угол наклонов, и исходя из его особенностей принято делить на следующие категории:

К первой категории стоит относить механизм, у которого угол наклона от 6 до 150 при соотношении высот и длин от 1:7 — 1:9. В основном это трапециевидный прибор с дополнительной короткой стойкой, с помощь которой увеличивается противодействие прогибов при повышенной вертикальной нагрузке. К тому же габариты сверху и снизу панелей бывают одного и того же габарита, а их число основано от длины пролетов и важных черт самих конструкций ферм.
Вторая категория основана из структурных приборов, где угол наклонов в категории 15–22° к тому же соотношения высоты оказывается 1:7, в которой самая высокая длина составляет не более 20 м/п. В основном подобные механизмы производятся с ломанным нижним поясом, что дает возможность понизить массу в категории 30%, сравнивая с треугольными фермами.
У третьей категории угол наклона достигает 22–300, а их длина сравнивая с высотой достигает 1 к 5. Данные фермы разнятся маленькой массой и в основном треугольной формы. Обычно устанавливаются на наружные области стен постройки.

Технология монтажа стропильных ферм

Все детали фермы производят на заводе, там же осуществляется и часть сборок конструкций. Полноценные ее монтажные работы осуществляются сразу на строительных площадках точно по детализированному чертежу, который идет в комплектации к товару. На чертеже отмечены некоторые маркировки любых конструктивных элементов и предлагается инструкция, которая поясняет всю процедуру монтажа.

В основном на заготовке изделий есть особые монтажные дырки, благодаря которым вы можете собирать и на время прикреплять без применения струбцины и особых хомутов для крепежей все элементы конструкций при подготовке ее к сварочной работе.

Если подобных дырок не имеется, фиксация на время заготовки осуществляется струбцинами и коротким сварным швом.

Многие элементы металлических устройств способен свариваться с помощью электросварки. Степень эффективности подобных соединений основана от мощи. В основном подобная работа осуществляется 2 сотрудниками.

Полноценное соединение деталей ферм с помощью электросварки осуществляется тогда, когда нужно получать максимально надежное соединение. Особо важнейшее крепление элементов производится толстыми стальными заклепками.

После монтажных работ вся конструкция на колонны, ее принято приваривать к закладной пластиаме, которые жестко зафиксированы на оголовнике колонны.

Плюсы

Надежные металлические фермы на сегодняшний день постоянно используются в возведении частных домов. И вообще невозможно обходиться без таких надежных строительных систем в строительстве складского помещения, спортивных построек и многого другого, а еще для возведения офисного многоэтажного здания. Что поразительно, так как металлические фермы очень качественны, когда требуется перекрыть огромные пролеты. Фермы из металлических труб отличаются многочисленными ценнейшими преимуществами перед иными:

Не боятся деформаций при нагрузке.
Имеют небольшую массу с помощью полых конструкций.
Низкая цена для частных строительств.
Можно возводить безопасные сложные конструкции без потерь надежности.
Повышенная пожаробезопасность.
Длительный срок эксплуатации, а также надежность. С конструктивной точки зрения применения фермы рекомендуется, чем балок. Так как при меньшей массе те способны выдержать куда большие нагрузки, чем при применении обыкновенных двутавров и швеллеров. К тому же фермы еще и менее металлоемкие.

Почти любая строительная ферма имеет множество достоинств, сравнивая с цельнометаллической балкой, среди которых главные из них:

Небольшая масса при огромной длине.
Способность сохранять большие статистические и динамические виды нагрузок.
Длительный срок эксплуатации при интенсивных эксплуатациях.
Повышенная надежность к прогибу.
Возможность самому изготовить ферму сразу на стройплощадке.

В основном, конструкция ферм, которые выполняются из металла. Если учитывать перекрытия промышленных зданийв которых они в основном применяются, то для этого производятся фермы строительных с обыкновенной длиной 12, 18, и 24 м/п.

Для более тяжелой и ответственной конструкций используются двутавровые балки с швеллерами. Все гидротехнические постройки подбираются из деталей круглых сечений.

В основном для сборок обыкновенных строительных ферм применяется мощной прокатный угол. К тому же для производства любых ее деталей используется спаренный уголок, заготовку которого объединяют друг с другом сваркой особыми, добавленными друг с другом металлическими пластинами.

Хотя, сейчас металлическая конструкция данного вида оказались пользоваться низким спросом вследствие трудоемкости сборок, сварок и покрасок. Альтернативой подобным постройкам все больше оказываются стальные профильные либо круглой формы трубы.

Источник

Ферма из профильной трубы

Металлические фермы – это стержневые системы, состоящие из поясов и решеток. Благодаря ребрам жесткости, такие конструкции не деформируются даже при восприятии значительных нагрузок. В зависимости от сложности формы, могут изготавливаться непосредственно на месте строительства или в условиях специализированных производств. Популярным материалом для изготовления ферменных конструкций является профильная труба квадратного или прямоугольного сечения.

Материалы для профильных труб

Для изготовления профильных труб, которые могут использоваться в конструкциях ферм, применяют различные металлы и сплавы:

в общем случае – углеродистые стали обыкновенного качества;
для ответственных конструкций – качественные углеродистые, низколегированные, реже – коррозионностойкие стали;
для эксплуатации в средах повышенной агрессивности – из углеродистой стали, покрытой защитным цинковым слоем (оцинкованной);
при необходимости создания легких ферменных конструкций – легкие и прочные сплавы на основе алюминия.

В продажу трубные изделия малых сечений поступают отрезками длиной до 6 м, больших – до 12 м. Толщину стенки и размер сечения выбирают, в зависимости от планируемых нагрузок:

для пролетов не более 4,5 м – 40х20 мм с толщиной стенки 2 мм;
4,5-5,5 м – 40х40 мм с толщиной стенки 2 мм;
более 5,5 м – 40х40х3 мм или 60х30 со стенкой 2-3 мм.

Виды конструкций ферм из профильной трубы

В состав ферменной конструкции входят верхний и нижний пояса и решетка, располагаемая между ними. Составными компонентами решетки являются:

стойка – располагается перпендикулярно оси;
раскос (подкос) – устанавливается под наклоном к оси;
шпренгель – вспомогательный раскос.

Пояса ферм могут иметь различные очертания:

Треугольное односкатное. Для треугольной односкатной фермы из профильной трубы характерно сочетание способности выдерживать высокие нагрузки с небольшой материалоемкостью.

Треугольное двускатное. Такие конструкции могут устанавливаться на кровлях с большим уклоном скатов. Минусы: сложность устройства опорных узлов, большой расход материала. Конструктивный вариант – треугольные двускатные фермы из профильной трубы.

Сегментное. Часто применяется для сооружения кровель со светопрозрачным покрытием из сотового или монолитного поликарбоната.

Полигональное. Отличается сложностью монтажа. Преимущество – способность выдерживать значительные нагрузки от тяжелого настила и мощного снегового покрова. Дополнительный плюс – экономное использование профиля.
С параллельными поясами. Это наиболее простой и экономичный вариант, для сборки которого используются стойки и раскосы одинаковых размеров. Фермы из профильной трубы с параллельными поясами легко монтировать, благодаря унифицированной конструкции, большому количеству деталей одного размера и минимальному количеству стыков. Подходят для мягких и светопрозрачных кровель.

Трапециевидное. Сходно с полигональным, но имеет упрощенную схему монтажа.
Арочной формы с параллельными верхним и нижним поясами. Арочные фермы из профильных труб востребованы при строительстве навесов для автомобилей, теплиц, беседок.

Варианты конструкций решеток:

Треугольной формы. Обычно такая схема применяется в каркасах с параллельными поясами, реже – в ферменных конструкциях треугольной или трапециевидной форм.
Раскосного типа. Для них характерны: большая материалоемкость и сложность исполнения. Варианты – шпренгельная (с дополнительными раскосами), полураскосная.
Индивидуальные решения.

Выбор фермы, в зависимости от уклона ската

Выбор конструктивного варианта во многом определяется уклоном ската:

22-30°. Для формирования скатов со значительным уклоном обычно используются треугольные фермы. Их высоту – длина пролета, разделенная на 5.
15-22°. Высота принимается равной длине пролета, разделенной на 7. Для возможности увеличения высоты ферменной конструкции используют варианты с ломаным нижним поясом.
До 15°. Обычно применяют каркасы трапециевидной формы с решеткой треугольной конфигурации. Высота ферменного блока в таких случаях определяется делением длины пролета на число, находящееся в диапазоне от 7 до 9.

Расчеты ферм из стальных профильных труб

Ферма перекрытия – ответственный конструктивный элемент, перед изготовлением которого обязательно проводят расчеты и составляют проект. Проведение расчетных работ необходимо доверить специалисту, поскольку правильная конструкция фермы из профильных труб во многом определяет функциональность не только крыши, но и всего строения. При наличии определенных знаний и создании небольших объектов можно воспользоваться специальными компьютерными программами «Автокад», 3D MAX, Arcon.

Этапы проектирования

Определяют размер пролета строения, форму крыши, наклон скатов. При этом учитывают запланированный кровельный материал, снеговые и ветровые нагрузки, характерные для данного региона, тип грунта. Также принимаются во внимание вероятные особые нагрузки, которые может испытывать ферма, изготовленная из профильных труб, – штормы, ураганы, землетрясения.
С учетом принятых выше параметров выбирают конструктивный тип фермы.
После примерного определения габаритов и конструкции определяют вариант изготовления – в заводских условиях, сборку на месте из заготовок, заказанных на предприятии, или проведение полного цикла заготовочных и сборочных мероприятий на строительной площадке.

Полезные советы по изготовлению своими руками ферм из профильных труб

Для облегчения конструкций, используемых для устройства крыш с минимальным уклоном скатов, используют дополнительные решетки.
Для снижения массы каркасов, устанавливаемых для организации скатов с диапазоном углов наклона 15-22°, нижний пояс изготавливают ломаным.
При длине прогонов от 20 м применяют каркасы Полонсо, состоящие из двух треугольных конструкций, соединенных стяжкой. Такой конструктивный вариант позволяет избежать монтажа в раскос большой длины.
Дистанция между ферменными конструкциями в общем случае не должна превышать 1,75 м.
При выборе труб для сложных эксплуатационных условий необходимо учитывать марку стали, из которой они изготовлены. Для регионов с холодным климатом используют трубные изделия из низколегированных сталей, проявляющих высокую устойчивость к низким температурам. При высокой коррозионной опасности следует применять оцинкованную продукцию.

Основные этапы работ по изготовлению и монтажу ферм из профильных труб

Осуществлять заготовительные, сборочные и монтажные работы должны специалисты, обладающие соответствующими знаниями, навыками и инструментом. Важно определить, какие работы можно производить внизу, а какие – после подъема стержневой конструкции на место установки, понадобится ли специальная строительная техника.

Процесс монтажа ферм из профильных труб при сооружении навеса и других каркасных конструкций включает следующие мероприятия:

Расчистка, выравнивание и разметка участка.
Установка металлических вертикальных опор с заглублением и бетонированием.
Прихватка и последующая приварка поперечных связей.
Сборка и сварка заготовок ферм из профильных труб по заранее намеченной схеме.
Подъем собранных ферменных блоков на место установки.
Приварка к установленным блокам перемычек с отверстиями, предназначенными для крепления кровельного материала.
Зачистка сварных швов, особенно – на верхних гранях каркаса.
Обезжиривание элементов металлоконструкции. При использовании неоцинкованного профиля его поверхность грунтуют и окрашивают, что позволяет существенно продлить эксплуатационный период.

Источник

Стальные стропильные фермы

Проектирование металлической фермы (систем) со всеми расчетами (сбор нагрузок, точная расчётная модель и сочетания нагрузок). Именно за счёт этого получаются лёгкие конструкции стальных фермы. В реальности небольшая вероятность что вам, как заказчику, будут просчитывать ферму полностью -«это ни кому не нужно»! Чаще всего, берется ферма по серии и интуитивно увеличиваются сечения элементов. Если повезет то сделают расчет металлических ферм и будет точнее к совершенной.

Итак субъективно: на первом месте почти все фермы тяжелее чем должны быть (более 10%), на втором месте фермы со слабым местом (1-3%) и на третьем месте это идеальные — фермы стальные Легкие (5%). Все проектируют как умеют не более, подобно врачам — лечат как умеют.

Расчет металлических ферм любой формы и габаритов

Каждый проект уникальный — соответственно индивидуальный подход. Проектирование и расчет металлических ферм без применений типовых серийных решений:
а) определение оптимальной геометрии фермы;
б) проектирование системы связей — задание расчётных длин элементов
в) Определение сечений элементов после расчета металлической фермы
г) Расчёт узлов ферм (узел примыкания элементов решётки, фланцевый узел, опорный узел)
д) Проверка сечений элементов связей
е) расчет прогонов, с учётом наклона и промежуточных связей
Легкость (экономичность). Обеспечивается достаточным опытом всех требуемых расчетов
Быстрота выполнения проекта. Определяется профессиональным подходом, как правило до 5 дней
Доступная цена проектирования стальных ферм. Обеспечивается работой без посредников, а так же нет необходимости платить за печать (СРО)
Проектирование стропильных (подстропильных) ферм любой конфигурации и сложности.
Пример расчета фермы и чертежей

Фермы профильной трубы

На мой взгляд это самые оптимальные вид стропильных систем, которые и просты в изготовлении. При пролётках 15-35м независимо от нагрузок, если округлить, получаются стропильные фермы стальные легкие. При расчёте данной фермы обычно возникает трудность, от лени проектировщиков, с расчётом узла примыкания решётки к поясу. Есть в СП 294.1325800.2017СП 16.3330.2011 точный алгоритм расчёта, но он весьма ёмкий. Лень проектировщика в том что бы разобраться с расчётом. Есть программы которые это дело считают, но могу сказать что между ними есть отличия, хотя в том что они разработаны по разным рекомендациям.

Проектировщики пользуются серией по типу Молодечно и стараются применять серийные фермы в проектах. Но бывает часто что необходимо сконструировать ферму с нестандартной геометрией и здесь включается у проектировщиков интуиция и творчество.

Фермы из круглой трубы

Не приходилось проектировать. да они чуть легче чем из серии Молодечно, но изготовление трудоёмкое. Изготавливать качественно их могут только мощные обеспеченные автоматикой заводы

Фермы из ЛСТК

Как-то поступило мне предложение спроектировать покрытие (пролет 18,0м) из ЛСТК. Заказчику промыли уши что мол легкие конструкции и тд. Я согласился — и мне пришлось поднимать материал на эту тему. начал делать расчеты и выходи что физически не хватает сечения самого большого профиля. Плюс ко всему, сейчас можно скачать рекомендации НИИ по проектированию конструкций из ЛСТК. В разделе ферм, там найдете что рекомендации применять фермы до 15,0м. Да ещё оптимальная геометрия — треугольная.

Вывод: фермы стальные легкие самые из ЛСТК в том случае, если у них оптимальный пролёт и есть возможность устанавливать с частным шагом. Такое применение возможно если такие фермы монтируются на существующие стены, или в летних сооружениях, где не нужно делать фундаментов. Основной эффект экономический это снижение массы на прогонах, так же на самом деле стропильная система легкая, просто потому, что если делать сварную конструкцию то по рекомендациям нужно брать стенку не менее 3мм (нормы), а здесь можно на болтах брать стенку 1,5мм.

Проектирование фермы из гнутых тонкостенных сечений имеет подводный камень — сложность расчётов. Вышло только недавно официальный российский документ по расчёту. И выходит что сам расчёт по объему раз в 5-10 может быть объемный. Автоматизированных программ халявных нет — проектируют интуитивно как умеют. Мне уже дважды предлагали посредники с предложением проектировать (заводы изготовители ищут исполнителей которые будут строго делать расчёты по СП 260.1325800.2016 Конструкции стальные тонкостенные )

Фермы из парных уголков

Классические фермы. Трудоёмкие в изготовлении, да тяжеловатые получаются. Если сейчас и вводят в проект, то только потому, что на них есть готовые серийные проекты. Суть чем проще тем лучше для проектировщика. Их применяются проектировщики старой закалки, которые сидят как правило в проектных организациях советского времени.

Фермы из двутавров

Проектировать пока не было возможности, но можно сказать, применяются при больших пролётах с большими нагрузками.

Фермы с поясами из двутавров и решёткой из профильной трубы

При больших нагрузках, можно спроектировать ферму из двутавров, но элементы решётки которые менее нагруженные, можно заменить на профильную трубу, для облегчения конструкции.

Источник