Составные части металлической фермы
Опубликовано: 30.09.2018
Современные возможности строительства сделали процесс возведения зданий и сооружений более простым и быстрым. Во многом этому способствовало развитие производственной отрасли: прочные стальные металлоконструкции стали основой для быстровозводимых модулей. Сейчас сроки монтажа зданий из металлического каркаса составляют от 1 дня: на месте скрепляются уже готовые составные элементы.
Среди прочих несущих конструкций особое место занимают фермы из металлического профиля. От их надежности зависит срок службы всего здания, его устойчивость и безопасность тех, кто будет жить или работать в получившемся помещении.
Это сборная или сварная система из профильных труб и жестких крепежных узлов, которая благодаря своему строению не меняется геометрически при рассчитанной нагрузке. По форме и назначению бывает разной, поэтому встречается во многих направлениях строительства. Обычно это висячая конструкция, чаще всего используется в роли стропильного несущего элемента здания. Трубы соединяются в решетку, скрепляются между собой дополнительными ребрами жесткости, и в результате получается плоская или объемная стропильная система, которую в уже готовом виде можно установить на несущие колонны для дальнейшего монтажа крыши.
Конструкцию делят на:
•Верхний и нижний пояс – они служат каркасом; •Решетки – она связывает оба уровня и состоит из: ◦Стойки – труба, смонтированная перпендикулярно к оси (поясу); ◦Раскосов – части, присоединенные под углом к верхнему и нижнему уровням; ◦Шпренгеля – вспомогательного раскоса.Точка, в которой сходятся несколько стержней, называется узлом. В ней трубы соединяются при помощи фасонки – металлического листа. Расстояние между двумя соседними узлами называют панелью фермы, а между опорами стропильных систем – пролетом.
Материалы для производства металлических ферм
•Тавровый прокат и швеллер, подходящие по своему классу для кровель с особыми нагрузками. Эти металлоизделия используют крайне редко, поскольку они значительно утяжеляют каркас; •Профильные и круглые металлические трубы. Это наиболее распространенные виды металлопроката, которые успешно применяют для монтажа ферм. Сечение, толщина стенки, длина и состав сплава подбираются в соответствии с техническим заданием и расчетами; •Уголок. Чаще всего применяется для сборки временных конструкций с небольшой массой или простых по строению хозяйственных помещений. Монтаж металлической фермы из уголка можно осуществить даже самостоятельно, если речь идет о строительстве хозблока, металлические конструкции фермы навеса на даче и т.п. •Алюминиевые профили. В тех случаях, когда сооружают крышу с легким типом покрытия (например, сотового поликарбоната), можно взять за основу эти небольшие по весу трубы.Чаще всего, если мы говорим об изготовлении металлических ферм, речь идет о системах внушительного размера. Их собирают для крупных промышленных объектов, поэтому используются надежные стальные профили. Трубы отливают из стали с маркировками Ст3СП, 09Г2С, в том числе, из нержавеющей. Применяются горячий и холодный методы производства. Все металлические изделия обязательно проходят проверку на соответствие ГОСТу по большому числу параметров. Это можно считать гарантией надежности и устойчивости будущей фермы.
Сферы применения ферм из металлического профиля
Чаще всего подобные каркасы применяются в строительстве крыши. Устойчивые и при этом легкие стропильные системы из труб служат отличной основой для монтажа кровли и значительно сокращают сроки ведения работ. После установки остова его остается только укрыть кровельным материалом.
Фермы из металлического профиля можно считать аналогом стальных балок, однако они более экономичны по расходу материала. При небольших нагрузках и большой длине пролета их эффективность намного больше сплошных балочных металлических изделий.
Фермы широко используются при возведении:
•Складских и торговых комплексов; •Ангаров и хозяйственных помещений; •Производственных цехов; •Офисных многоэтажных зданий.Также востребованы стропильные системы из профилированных труб в частном строительстве: они удобны тем, что имеют меньший вес в сравнении с каркасами из швеллера, тавра, а собрать их можно достаточно быстро прямо на стройплощадке.
Преимущества металлических ферм
•Сборные конструкции можно заранее скомпоновать, подготовить к монтажу на производстве. После чего они доставляются на место строительства, где ручным способом скрепляются; •При этом размер каркаса можно подобрать таким образом, чтобы минимизировать затраты на транспортировку; • •С обрешетками из металлических профилей достаточно легко работать, так как они имеют относительно небольшой вес; •Фермы позволяют достаточно быстро создавать высотные конструкции с прочным основанием; •Имеют меньшую цену в сравнении с монолитными строениями из бетона, кирпича; •Профили, которые используются при изготовлении ферм, устойчивы к изгибанию, деформациям, воздействию ветра; •Стропильные системы из металлопрофиля имеют длительный срок службы; •После монтажа металлическую ферму можно окрасить в любой цвет, а значит, гармонично вписать в интерьер сооружения.Недостатки
Профили требуют качественной антикоррозийной обработки, иначе велика вероятность, что сталь придет в негодность в течение всего лишь 2-3 лет из-за конденсата, который скапливается в самых верхних воздушных слоях помещения, то есть как раз в чердачной зоне;
Для монтажа металлических ферм необходимо привлекать профессиональных рабочих. Нужна специальная техника, в том числе, подъемная, а специалисты справятся с задачей, если имеют допуск к высотным работам. Поэтому если вы заказали в компании только производство металлической фермы, приготовьтесь к тому, что придется воспользоваться и услугами по монтажу;
Также потребуется проведение проектно-расчетных работ, придется потратиться и на доставку. За этим также лучше обращаться в специализированную фирму, и желательно в качестве главного критерия выбора ставить не цену, а качество. От надежности несущих элементов зависит и долговечность всего сооружения.
Классификация металлических ферм
По количеству поясов:
•Плоские – все стержни и узлы крепятся в одной плоскости; •Пространственные – более сложные по своему устройству, так как могут иметь несколько поясов, лежащих в параллельных плоскостях.По типу контура
•Параллельные. Наиболее просты и экономичны, так как собираются из одинаковых элементов;
•Односкатные треугольные. Отличаются небольшой материалоемкости при способности выдерживать большие нагрузки, так как каждый узел характеризуется повышенной жесткостью; •Полигональные. Подходят для кровли из тяжелого настила, однако достаточно сложны в монтаже; •Треугольные двухскатные. Идеальны для устройства крыши с крутыми скатами, но после изготовления остается немалая доля отходов; •Трапецеидальные. Схожи с полигональными по характеристикам и возможностям, но имеют упрощенную конструкцию; •Сегментные. Они хороши для зданий со светопропускающей кровлей, но отличаются более сложным производством. Для них необходимо изготавливать дугообразные элементы с точной геометрией: только это позволит равномерно распределить нагрузку.По типу решетки
Рисунок подбирается в зависимости от уровня нагрузок, от точек их приложения, от очертания поясов и иных конструктивных требований. При этом тип обрешетки значительно влияет на вес фермы, трудоемкость изготовления, внешний вид и, в конечном счете, на финансовую сторону производства.
•Треугольная. Подходит для трапецеидальной и параллельной разновидностей ферм. в ней наименьшее число узлов (а значит монтаж будет быстрее и проще), минимальная суммарная длина стержней (поэтому меньше материала потратится на изготовление).
•Раскосная стропильная ферма. Наиболее целесообразно использовать данный тип при небольшой высоте остова и при условии, что стойки противостоят большим усилиям. •Шпренгельная решетка. Хорошо справляется со своей задачей в сооружениях, где основная нагрузка сосредоточена у верхнего пояса при вне узловом приложении сил, а также там, где нужно уменьшить длину расчетного пояса. Такой рисунок обрешетки дает возможность сохранить нормальное расстояние между прогонами и позволяет заложить промежуточный узел для укладки крупнопанельной кровли. •Крестовая разновидность. Подходит для каркасов, где расчетная нагрузка действует в обоих направлениях. •Перекрестная решетка. Наиболее распространена для ферм, выполненных из тавров с креплением раскосов непосредственно к его стенке. •Ромбическая и полураскосная. Большое распространение получили в создании мостов, башен, мачт и ферм с большой высотой. Устройство рамы обладает отличной жесткостью из-за взаимодействия двух систем раскосов, поэтому она будет полезна при работе конструкций на большие поперечные силы.Расчет при изготовлении металлической фермы
Прежде чем приступать к производству, необходимо составить технические характеристики будущей конструкции. Проводится это по специальным технологическим правилам в несколько этапов:
1.Нужно определить ширину пролета в постройке, выбрать форму крыши и угол ската. 2.Из всего многообразия контуров поясов выбирается наиболее предпочтительный, при этом учитываются предполагаемый уровень нагрузок на ферму, форма крыши и т.д. 3.Проводится расчет размеров каркаса. По этому параметру определяется, будет ли ферма собрана на производстве, сварена и доставлена в цельном виде автотранспортом либо же она будет изготовлена непосредственно на строительной площадке. Очевидно, что второй вариант выбирается в том случае, если остов имеет значительную длину и высоту. 4.Затем считают габариты кровельных панелей, основываясь на показателях постоянных и периодических нагрузок. 5.Для расчета оптимальной высоты при производстве металлических ферм применяют следующие формулы: ◦для рам треугольной формы: Н=1/4×L либо Н=1/5×L. ◦для параллельных, полигональных и трапецеидальных контуров: Н=1/8×L, при этом уклон верхнего пояса доложен составлять приблизительно 1/8×L или 1/12×L;L – длина фермы.
6.Для проектирования расположения раскосов учитывают, что угол их расстановки должен составлять от 35 до 50 градусов. Оптимальное значение – 45°.
7.Далее определяется расстояние между узлами (как правило, ориентируются на размеры панелей). Если длина фермы более 36 м, надо дополнительно вычислить значение строительного подъема – это обратно погашаемый изгиб, который воздействует на металлический каркас при нагрузках. 8.После проведения расчетов готовят чертеж, по которому будут вести производство.Изготовление металлических ферм
Производство осуществляется либо на земле в условиях стройплощадки, либо в специальных цехах на заводе металлоконструкций. Процесс представляет собой, по сути, сборку заранее подготовленных элементов – поясов, раскосов, стоек. Иногда элементы уже имеют монтажные отверстия – тогда работа упрощается. Если же таковые не были подготовлены, то предварительно детали фиксируют способом прихватки с использованием струбцин.
Производство проходит в строгом соответствии с детализированными чертежами. При этом используется один из 2 методов соединения металлических частей каркаса:
•С помощью болтов. Он наиболее распространен благодаря своей простоте. Используют его при монтаже ферм, прогонов, связей, фахверков и пр. Надежность болтовых соединений зависит от степени натяжения болтов. Как правило, на этом этапе работу выполняют 2 специалиста-монтажника, применяются особые ключи с длинными рукоятками или пневматические инструменты. •С применением сварки. На производстве прибегают к данному способу только при острой необходимости получить крайне жесткое и устойчивое соединение. Перед началом сварочного этапа элементы металлической фермы крепят друг к другу грубыми монтажными болтами. Особенно ответственные узлы соединяются при помощи заклепок.Монтаж металлических ферм
После этапа производства стропильная система из профилей целиком или по частям доставляется на место непосредственной сборки. Устанавливают ферму обычно на колонны, которые предварительно цементируются и закрепляются на основании.
Для подъема остова наверх прибегают к услугам стрелочного крана, используют ручные парные оттяжки, чтоб исключить раскачивание фермы и направить ее во время монтажа. Сначала систему крепят временными соединениями, а затем уже основательными. Перед тем, как снять стропы, убеждаются, что как минимум половина предусмотренных креплений надежно затянуты.
Монтажи ферм на разные основания имеют свои особенности. Например, если установка производится на железобетонные колонны или кирпичные стены, то крепежом выступают анкерные болты. А если длина конструкции превышает 10-12 метров, то расчет крыши проводится как спаренной системы: стропильные ноги вместе с перемычками складываются из двух частей, которые собираются в единое целое уже на объекте.
Монтаж стропильной фермы должен проводиться обязательно с соблюдением техники безопасности:
1.Участвовать в нем могут только квалифицированные мастера-высотники и стропальщики, которые имеют допуск к данному роду работ; 2.2. Каждый специалист перед началом монтажа должен пройти инструктаж по технике безопасности; 3.Нужно позаботиться о наличии экипировки для рабочих: каски, рукавицы, монтажный пояс – вот тот минимум, который необходим. Конечно же, в дополнение к сезонной спецодежде.На сегодняшний день металлические фермы не имеют альтернативы благодаря быстрому производству, монтажу, а главное, тем качественным характеристикам, которыми они обладают. Это отличное соотношение массы каркаса и его расчетной нагрузки, долговечность, простота монтажа и сборки, устойчивость к внешним воздействиям. Все это позволяет назвать фермы из металлических профилей технологическим достижением в области строительства.
