Металлоконструкции фирмы: стальная ферма по шагам

Разновидности изделий

Стальная ферма, по сравнению с цельными балками, имеет более легкий вес, на ее изготовление уходит меньше металла, при этом она отличается высокой несущей способностью. А по своей конструкции и распределению вертикальных нагрузок фермы делятся на два вида:

  1. Плоская ферма (легкая). Представляет собой структуру, где ее пояса, стойки и раскосы находятся в одной рабочей плоскости. При этом она несет только вертикальную нагрузку. Для устойчивости против боковых воздействий плоские сооружения дополнительно укрепляются между собой поперечными прогонами и диагональными связями.
  2. Тяжелые пространственные (структурные) фермы. Монтируются из набора раскосов, которые расходятся из одного узлового соединения по трем или четырем сторонам и могут иметь несколько верхних и нижних поясов.

Структурные устройства намного сложнее при сборке, но благодаря своей конструкции, способны нести как вертикальную, так и боковую нагрузку. При этом для них не требуется монтировать дополнительных прогонов для связи с другими металлоконструкциями, поэтому их часто используют для одного цельного перекрытия больших и довольно широких пролетов с минимальным количеством опорных колонн.


Структурные устройства намного сложнее при сборке, но благодаря своей конструкции, способны нести как вертикальную, так и боковую нагрузку. При этом для них не требуется монтировать дополнительных прогонов для связи с другими металлоконструкциями, поэтому их часто используют для одного цельного перекрытия больших и довольно широких пролетов с минимальным количеством опорных колонн.

Устройство конструкции

Основные элементы ферм — это пояса, из которых состоит контур фермы, а также решетка, состоящая из стоек и раскосов. Эти элементы соединяются в узлах путем примыкания или узловыми фасонками . Расстояние между опорами называется пролётом. Пояса ферм обычно работают на продольные усилия и изгибающие моменты ( как и сплошные балки); решетка фермы принимает на себя в основном поперечную силу как и стенка в балке.

По расположению стержней фермы подразделяются на плоские (если все в одной плоскости) и пространственные. Плоские фермы способны воспринимать нагрузку только относительно собственной плоскости. поэтому их необходимо закреплять из своей плоскости с помощью связей или других элементов. Пространственные же фермы создаются, чтобы воспринимать нагрузку в любом направлении, так как создают жесткую пространственную систему.

Классификация по поясам и решеткам

Для разных видов нагрузок применяются различные виды ферм. Их классификаций множество, в зависимости от разных признаков.

Рассмотрим типы по очертанию пояса:

Формы стропильных конструкций

а — сегментные; б — полигональные; в — трапецеидальные; г — с параллельным расположением поясов; д — и — треугольные

Пояса фермы должны соответствовать статической нагрузке и виду нагрузки, которая определяет эпюру изгибающих моментов.

Очертания поясов во многом определяет экономичность фермы. По количеству используемой стали наиболее эффективна сегментная ферма, но она же является самой сложной в изготовлении.

По типу системы решетки фермы бывают:

Структура стропильных ферм

а — треугольные; б — треугольные с дополнительными стойками; в — раскосные с восходящими раскосами; г — раскосные с нисходящими раскосами; д — шпренгельные; е — крестовые;

ж — перекрестные; з — ромбические; и — полураскосные

Очертания поясов во многом определяет экономичность фермы. По количеству используемой стали наиболее эффективна сегментная ферма, но она же является самой сложной в изготовлении.

Конструкционные особенности ферм

Ферма из профильной трубы имеет характерные особенности, о которых следует помнить заранее. В основе деления можно выделить определенные параметры. Главным значением считают количество поясов. Можно выделить следующие виды:

  • металлические опоры, представляющие собой компоненты, которые находятся в одной плоскости;
  • висячие, в составе которых два металлических пояса, расположенных сверху и снизу.

Второй важный параметр, без которого чертеж фермы создать не получится, это контуры и форма. В зависимости от последнего можно выделить прямые, двухскатные или односкатные, арочные фермы. По контуру также можно разделить металлические конструкции на несколько вариантов. Первый – это конструкции с параллельным поясом. Они считаются оптимальным решением для создания мягкой кровли. Металлическая опора предельно проста, а ее компоненты идентичны, по размерам решетка совпадает со стержнями, благодаря чему монтаж становится легкой работой.

Второй вариант – односкатные металлические конструкции. В их основе жесткие узлы, обеспечивающие стойкость к внешним нагрузкам. Создание такой конструкции отличается экономичностью материала и соответственно небольшими расходами. Третий вид – полигональные фермы. Их отличает длительный по времени и достаточно сложный монтаж, а преимуществом становится способность выдерживать большой вес. Четвертый вариант – треугольные фермы из профильной трубы. Они используются, если планируется создание металлической фермы с большим углом наклона, но минусом станет наличие отходов после сооружения.

Следующий важный параметр – угол наклона. В зависимости от него металлические фермы из профильных труб делятся на три основные группы. В первую группу попадают металлические конструкции с углом наклона в 22-30 градусов. При этом длина и высота изделия представлены соотношением 1:5. Среди достоинств такой металлоконструкции можно выделить незначительный вес. Чаще всего так создают металлические треугольные фермы.

При этом может понадобиться использование раскосов, монтируемых сверху вниз, если высота пролетов превышает 14 метров. В верхнем поясе будет расположена панель длиной 150-250 см. Как результат получится конструкция с двумя поясами и четным количеством панелей. При условии, что пролет более 20 метров, следует монтировать подстропильную металлоконструкцию, связывая ее опорными колоннами.

Читайте также:  Как применять клей Момент жидкие гвозди

Ко второй группе относят фермы из квадратных труб или из профтруб и других разновидностей, если угол наклона составляет 15-22 градуса. Соотношение высоты и длины между собой достигает 1:7. Максимальная длина каркаса не должна превышать 20 метров. Если необходимо увеличить высоту, требуются дополнительные процедуры, к примеру, создается ломаный пояс.

К третьей группе относят металлоконструкции с углом наклона менее 15 градусов. В этих проектах применяют трапециевидную стропильную систему. Они имеют дополнительно короткие стойки. Это позволяет повысить противодействие продольному прогибу. Если монтируется односкатная крыша, угол наклона которой достигает 6-10 градусов, необходимо продумать ассиметричную форму. Деление пролета может варьироваться в зависимости от особенностей конструкции, и может достигать семи, восьми или девяти частей.

Отдельно выделяют ферму Полонсо, монтируемую своими руками. Она представлена двумя треугольными фермами, которые соединены затяжкой. Это позволяет исключить установки длинных раскосов, которые должны были бы располагаться в средних панелях. Как результат, вес конструкции будет оптимальным.


Расчет и изготовление ферм из профильной трубы должно быть основано на основных требованиях, которые прописаны в СНиП. При расчете важно составление и чертежа изделия, без которого последующий монтаж будет невозможен. Первоначально следует подготовить схему, где будут указаны основные зависимости между уклоном кровли и длиной конструкции в целом. В частности, следует учесть следующее:

Типы решеток и точечная нагрузка

Вам будет интересно узнать, что определенный дизайн внутренних решеток ферм подбирается вовсе не из эстетических соображений, а вполне практичных: под форму крыши, геометрию потолка и расчет нагрузок.

Вам нужно спроектировать свою ферму таким образом, чтобы все силы сосредотачивались конкретно в узлах. Тогда в поясах, раскосах и шпренгелях изгибающих моментов не будет – они станут работать только на сжатие и растяжение. И тогда сечение таких элементов уменьшают до необходимого минимума, значительно при этом экономя на материале. И саму ферму ко всему вы спокойно можете сделать шарнирной.

В противном случае, на ферму будут постоянно действовать распределенная по стержням сила, и появится изгибающий момент, в дополнение к общему напряжению. И здесь тогда важно грамотно просчитать максимальное изгибающее значения для каждого отдельного стержня.

Тогда сечение таких стержней должно быть больше, чем если бы сама ферма была нагружена точечными силами. Подведем итог: фермы, на которых распределенная нагрузка действует равномерно, изготавливают из коротких элементов с шарнирными узлами.

Давайте разберемся, в чем преимущество того или иного вида решетки в плане распределения нагрузки:

  • Треугольная система решетки всегда применяются в фермах с параллельными поясами и трапецеидальной ферме. Ее основное преимущество в том, что она дает самую маленькую суммарную длину решетки.
  • Раскосная система хороша при небольшой высоте ферм. Но расход материала на нее немалый, ведь здесь весь путь усилия идет через узлы и стержни решетки. А поэтому при проектировании важно заложить максимум стержней, чтобы длинные элементы оказались растянутыми, а стойки – сжатыми.
  • Еще один вид – шпренгельная решетка. Ее изготавливают в случае нагрузок верхнего пояса, а также тогда, когда нужно уменьшить длину самой решетки. Здесь преимущество в соблюдении оптимального расстояния между элементами всех поперечных конструкций, которое, в свою очередь, позволяет сохранить нормальное расстояние между прогонами, что будет практичным моментом для монтажа элементов кровли. Но создавать такой решетку своими руками – довольно трудоемкое занятие с дополнительным расходам металла.
  • Крестовидная решетка позволяет распределить нагрузку на ферму сразу в обоих направлениях.
  • Еще один вид решетки – перекрестная, где раскосы крепятся прямо к стенке фермы.
  • И, наконец полураскосная и ромбическая решетки, самая жесткая из перечисленных. Здесь взаимодействует сразу две системы раскосов.

Мы подготовили для вас иллюстрацию, где собрали все виды ферм и их решеток вместе:

Вот пример того, как изготавливают ферму с треугольной решеткой:

Изготовление фермы с раскосной решеткой выглядит так:

Нельзя сказать, что какой-то из видов ферм определенно лучше или хуже другого – каждый из них ценен меньшим расходом материалов, более легким весом, несущими способностями и методом крепления. Рисунок отвечает за то, какая схема нагрузок будет на нее действовать. И от выбранного типа решетки напрямую будет зависеть то, какой будет вес фермы, внешний вид и трудоемкость ее изготовления.

Отметим еще такой необычный вариант изготовления фермы, когда она сама по себе становится частью или опорой для другой, деревянной:

  • Вариант первый: можно обратиться к заводу, и они сделают на заказ по вашему рисунку все нужные отдельные элементы, которые вам останется только сварить уже на месте.
  • Второй вариант: приобретите готовый профиль. Тогда вам останется только обшить фермы изнутри досками или фанерами, а в промежутке уложить по необходимости утеплитель. Но и обойдется этот способ, конечно же, дороже.

Изготовление и устройство металлоконструкций ферм

Материал, способ изготовления, стыковки элементов и конструкция ферм подбираются в зависимости от эксплуатационных требований к конечному сооружению.

Традиционно несущие фермы производят из стали или алюминиевых сплавов парного профиля. Основой фермы являются стержни, которые сопряжены в местах креплений косынками. Металлические стержни расположены треугольником, за счет чего достигается высокая жесткость безраспорной конструкции.

Читайте также:  Курятник своими руками: как построить зимний курятник на 10 и 50 кур

Элементами конструкции ферм являются пояс, т.е. контур фермы, и решетка из раскосов и стоек.

Саратовский резервуарный завод изготавливает фермы в жестких кондукторах. Высокая точность изготовления достигается путем фрезеровки ребер монтажных фланцев.

Определение

Металлическая ферма (строительная) – это металлическая конструкция, состоящая из каркаса и решетки из жестких стержней, соединенных между собой в узлы в виде треугольников.

По количеству поясов делятся на плоские и пространственные.

Пример расчета металлической фермы из профильной трубы ↑

Расчет такого изделия предполагает:

    определение точной высоты (Н) и длины (L) металлической конструкции. Последняя величина в точности должна соответствовать длине пролета, то есть расстоянию, перекрывающему конструкцию. Что же касается высоты, то она зависит от спроектированного угла и особенностей контура.

В треугольных металлоконструкциях высота составляет 1/5 или ¼ часть длины, для остальных типов с прямолинейными поясами, к примеру, параллельными или полигональными – 1/8 часть.

    Угол раскосов решетки колеблется в пределах 35–50°. В среднем он составляет 45°. Важно определить оптимальное расстояние от одного узла до другого. Обычно искомый промежуток совпадает с шириной панели. Для конструкций, длина пролета в которых больше 30 м, необходимо дополнительно рассчитать строительный подъем. В процессе решения задачи можно получить точную нагрузку на металлоконструкцию и подобрать правильные параметры профильных труб.

В качестве примера рассмотрим расчет ферм стандартного односкатного сооружения 4х6 м.

В конструкции используется профиль 3 на 3 см, стенки которого имеют толщину в 1,2 мм.

Нижний пояс изделия имеет длину 3,1 м, а верхний – 3,90 м. Между ними устанавливают вертикальные стойки, выполненные из такой же профильной трубы. Самая большая из них имеет высоту 0,60 м. Остальные вырезают по степени убывания. Можно ограничиться тремя стойками, расположив их от начала высокого ската.

Участки, которые образуются при этом, усиливают, установив раскосые перемычки. Последние изготовлены из более тонкого профиля. К примеру, для этих целей подойдет труба сечением 20 на 20 мм. В месте схождения поясов стойки не нужны. На одном изделии можно ограничиться семью раскосами.

На 6 м длины навеса используют пять подобных конструкций. Их укладывают с шагом в 1,5 м, соединяя дополнительными перемычками поперечного расположения, выполненными из профиля сечением 20 на 20 мм. Их фиксируют к верхнему поясу, расположим с шагом 0,5 м. Панели поликарбоната крепят непосредственно к этим перемычкам.


В конструкции используется профиль 3 на 3 см, стенки которого имеют толщину в 1,2 мм.

Материалы для производства ферм

Для производства строительных металлических ферм используются различные материалы, каждый из которых имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Металлические круглые и профильные трубы являются наиболее распространенными материалами для изготовления различных видов ферм.

Тавровый прокат и швеллер подходит для кровель, рассчитанных на особые нагрузки, но при этом используется крайне редко, так как фермы из такого материала будут значительно утяжелять каркас. Уголок в большинстве случаев идет для изготовления конструкций временного назначения или небольших хозяйственных построек.

Сварка элементов фермы производится с применением современных автоматизированных сварочных аппаратов, обеспечивающих получение идеальных швов с точностью до миллиметра. Готовую конструкцию обрабатывают антикоррозийным составом, соответствующим 5 классу покрытия.

Уклон кровли 22-30°

Ферма треугольной формы с высотой равной 1 /5 части длины пролёта подходит для двускатной крыши с наклоном 22-30° и кровельным покрытием из шифера или железа. Такая конструкция будет иметь небольшой вес.

Для пролётов более 14 метров используют раскосы, установленные сверху вниз. На верхней части фермы должна быть панель 1,5-2,0 метра в длину. Получается конструкция с двумя поясами и чётным количеством панелей.

Для пролёта свыше 20 м нужна подстропильная металлоконструкция, связанная опорными колоннами.

  • треугольник на стропильных распорах;
  • треугольник на лобовых врубках;
  • пятиугольный сегментный элемент с дополнительными ребрами жесткости;
  • многоугольник — для пролетов больше 24 метров с высокими внешними нагрузками.

Онлайн трансляция из заготовительного цеха

На складе компании «Виер Групп» по хорошей стоимости всегда есть уже готовые стропильные фермы металлические, рассчитанные в строгом соответствии с действующими СНиП. Главное при расчете любой фермы металлической обязательно надо учесть угол наклона и, конечно, ширину пролета. На основании имеющихся параметров подбирается вид наиболее подходящей металлоконструкции и сечение несущих труб.

Металлические прогоны для крепления

Прогоны из металла предназначены для того, чтобы осуществлять крепление кровельных и стеновых конструкций к каркасу. Также прогоны воспринимают все ветровые, снеговые и прочие нагрузки, идущие от вышеперечисленных конструкций. Прогоны могут быть сплошными и решетчатыми – в этом также принципиальное их различие. Первые тяжелее, но проще в изготовлении и монтаже, к тому же, их можно использовать при шаге ферм, начинающимся с 6 метров.

Как видно, список широк, а это значит, что фермы из металлоконструкций и прогоны могут приобретать самые разные формы, которых потребует архитектура. Также металлические фермы и прогоны классифицируют и по статической схеме. Тут они бывают балочными и рамными, винтовыми и арочными.

Общие особенности монтажа опалубочных систем

Современные производители производят огромное количество типов опалубочных систем из металла, отличающихся друг от друга крепежными приспособлениями и особенностями установки. Второе название таких технологий – инвентарная опалубка.

Читайте также:  Клей для обоев Метилан (Metylan): обзор бренда, преимущества и недостатки

Металлическая опалубка собирается из отдельных щитов

Оптимальный вид следует выбирать в зависимости от назначения и конструктивных характеристик возводимых элементов: фундамент, стена, перекрытие и т.д. Как правило, в комплект опалубок входят следующие элементы:

  • ряд щитов;
  • крепежные приспособления;
  • удерживающие и дополнительные устройства.

Готовый комплект должен позволить возвести сооружение в установленный срок.

На каждый опалубочный набор производитель выписывает технический паспорт, отражающий назначение комплекта, основные свойства и специфику составных частей. Актуальность приобретения таких наборов существенно возрастает при многоразовом использовании опалубки в масштабном строительстве.

Для складирования опалубочных приспособлений при регулярном монтаже-демонтаже нелишним будет подготовить специальную площадку, размещенную в равноудаленном месте от возводимых элементов.

Процедура установки опалубочной системы включает в себя следующие операции:

  • захват и перемещение опалубочного щита к месту установки;
  • временная фиксация составного элемента;
  • выверка горизонталей и вертикалей поверхности;
  • окончательное закрепление при помощи крепежных элементов и удерживающих вспомогательных устройств.

Соответственно процедура демонтажа подразумевает выполнение обратной последовательности действий. При значительной цикличности использования опалубочных комплектов рекомендуется проводить перед их установкой внешний осмотр, очистку рабочих плоскостей от налипшей грязи, частичный ремонт и смазку.


Процедура установки опалубочной системы включает в себя следующие операции:

Виды опалубки

Опалубкой называется вертикальная или горизонтальная форма, которая определяет форму будущей ж/б конструкции с последующим закладыванием в нее бетонной смеси.

Конструктивно опалубка состоит из отдельных, съёмных частей, которые по средствам специальных крепежных конструкций (связей), удерживающих их вместе в проектном положении до подачи смеси, во время подачи и на все время затвердения ее. Данные крепежные элементы принято называть лесами.

Смесь подают в закрепленную опалубку с завершенным арматурным каркасом в середине, или каркас утапливают методом вибрации.

В перечне представлены опалубки с материалами, из которых производят сами щиты, все остальные же элементы, в том числе крепежные детали, замки, ребра жесткости, разного рода соединители и остальные доборные элементы, как правило, выполняются из металла, в некоторых случаях из высокопрочного пластика.

Подъёмно-переставная, скользящая, горизонтально перемещаемая опалубки

Подъёмно-переставная с шахтным подъёмником или с опиранием на сооружение — это разборная опалубка, специально разработанная для сооружения вертикальных элементов с постоянным или переменным сечением высотой более 40 м. Укомплектована внешними и внутренними щитами, приводными станциями и закреплёнными на рамах домкратами. С помощью последних осуществляется периодическое поднятие опалубки на новый уровень. Ввиду сложности оборудования и высокой технологичности процесса необходимо использование труда профессиональных рабочих.

Скользящая опалубка для монолитного строительства по конструкции и принципу действия похожа на подъёмно-переставную. Отличия заключаются в том, что она неразборная, предназначена для возведения высоких конструкций с небольшим сечением (например, дымоотводных труб) и обеспечивает непрерывность процесса бетонирования.

Горизонтально перемещаемая (катучая, туннельная) опалубка состоит из щитовых секций, опорных конструкций (тележек), горизонтальных винтов и домкратов. Механизмы позволяют по мере затвердевания бетона передвигать систему в определённом плоскостном направлении. Такая опалубка актуальна при сооружении линейно-протяжённых объектов, в том числе и в закрытом пространстве.

Пневматическая (надувная) опалубочная система может быть стационарной и подъёмной. От других видов отличается кардинально. Она представляет собой гибкую ёмкость, напоминающую мешок определённой формы. Под воздействием закачиваемого внутрь воздуха это изделие расправляется и тем самым образует каркас для будущей конструкции. Раствором в данном случае заливается не полость опалубки, а ограниченное пространство вокруг неё. Такой принцип работы позволяет изготавливать плиты с отверстиями, полукруглые своды, купола. При этом монтаж особой сложностью не отличается, поскольку пневмоопалубка относительно лёгкая по весу, простая в использовании и не требует вмешательства строительной спецтехники.

Достоинства и недостатки

Стальная опалубка, как и прочие металлические конструкции, имеет преимущества в показателе прочности и несущим возможностям. Если устанавливать несъемный тип, то к основным достоинствам следует прибавить длительный эксплуатационный период.

По такому критерию опалубочную конструкцию из металла сравнивают с полистирольной системой, да и эксплуатационные показатели окажутся примерно одинаковыми.

Принципиальное отличие заключается в габаритах и формах – металлические листы тоньше, много места не занимают, зато полистирол отличается разнообразием выпускаемых форм.

Рассматривая экономический эффект делаем вывод, что металл обходится несколько дороже древесины, но по отношению к пластику стоит дешевле.

Правда, доставка на строительную площадку опалубки из металла займет определенное время и потребует привлечения специальной грузоподъемной техники. Это же условие относится и к проведению монтажных работ по ее установке.

Более упрощенно выглядит установка алюминиевой опалубочной системы, но в таком варианте появляются ограничения по выбору крепления и стыкования с армирующим каркасом. Арматурные стержни, в крайнем случае, привариваются в металлической поверхности опалубки, а в случае с алюминиевыми щитами потребуется применение дорогостоящей сварки, что повлечет за собой дополнительные расходы.

К числу достоинств следует добавить:

  • прочность и жесткость металлических конструкций, способных выдержать давление, создаваемое бетонным раствором;
  • гладкая поверхность монолитных элементов объекта, получаемая после заливки в стальную опалубку. Щиты, кстати, от бетона отделяются значительно легче;
  • возможность многократного использования съемной металлической опалубки – до пятисот циклов.

Щиты металлической опалубки защищены от образования коррозии.


Отличное решение для строительства сборно-монолитной либо монолитной конструкции перекрытий, фундаментов, колонн, стен несущего типа.

Добавить комментарий