Фермы металлические

Металлические фермы: виды, проектирование, этапы изготовления и монтажа

Металлическая ферма – это прочная структура, состоящая из раскосов и/или стоек, соединенных в узлы. Нагрузка на стойки распределяется равномерно. Верхний пояс фермы подвергается сжатию вдоль оси, а нижний – растяжению.

Это быстромонтажный модуль, простые конструкции можно собрать в течение дня. Главное – разработать точную схему, учитывающую нагрузку и геологические условия, и подготовить необходимые элементы. Однако это еще не все. Дополнительную информацию о типах металлических ферм, их конструкции и сборке можно найти в нашем материале.

Разновидности металлических ферм

Проектирование начинается с выбора очертаний и статической схемы будущего изделия. Характеристики подбираются в соответствии со сферой использования и архитектурно-конструктивным решением сооружения. При этом оцениваются все доступные варианты.

Балочные разрезные системы

Покрытия зданий, мосты, транспортные галереи и многие другие сооружения включают в себя балочные разрезные системы. Их отличает простота производства и установки, отсутствие сложных узлов в сочетании с достаточной металлоемкостью. Если требуется пролет балки 40 м, такие негабаритные разрезные фермы собирают уже на месте установки.

Неразрезные фермы

При планировании двух и более перекрываемых пролетов устанавливают неразрезные фермы. Эта разновидность требует меньший объем стали для изготовления, при этом обладая большей жесткостью. За счет последней характеристики удается сократить высоту подобной металлической фермы. При слабых грунтах лучше отказаться от таких конструкций, поскольку осадка опор приводит к дополнительным усилиям. А неразрезность делает монтаж более сложным.

Рамные фермы

Рамные фермы экономичны с точки зрения расхода металла, обладают относительно небольшими размерами, но предполагают достаточно сложную установку. Использование подобных изделий оправдывает себя в большепролетных зданиях.

Арочные системы

Арочные системы также позволяют сократить расход стали, но неизбежно вызывают увеличение объема помещения и ограждающих поверхностей. Такие фермы выбирают в соответствии с архитектурными требованиями.

Консольные фермы

Консольные фермы используются как элементы навесов, башен, опор ЛЭП.

Важно, чтобы очертания конструкции подходили под их статическую схему и вид нагрузок, от которых зависит эпюра изгибаемых моментов. Когда речь идет о выборе ферм покрытий, нужно принимать во внимание материал кровли и уровень уклона, обеспечивающий необходимый водоотвод. Также учитывают, какой тип узла сопряжения с колоннами будет задействован – жесткий или шарнирный – и ряд прочих технологических характеристик.

Полигональные фермы

От очертания поясов металлических ферм зависит их экономичность. Наименьший расход стали требуется на изготовление фермы, очерченной по эпюре моментов. Так, для однопролетной балочной системы с равномерно распределенной нагрузкой оптимальным вариантом становится сегментная ферма с параболическим поясом. Но изготовление криволинейных поясов очень трудоемкое, из-за чего подобные фермы крайне редко используются на практике.

Чаще встречаются полигональные фермы. В массивных большепролетных системах менее заметны дополнительные конструктивные затруднения, связанные с переломом поясов в узлах. Нужно понимать, что условия транспортировки вынуждают стыковать пояса в подобных конструкциях в каждом узле.

Использование полигонального очертания для легких металлических ферм считается нерациональным, ведь работа со слишком сложными узлами не сопоставима с сокращением затрат на сталь.

Трапецеидальные фермы

Фермы трапецеидальные не совсем отвечают эпюре моментов, но благодаря упрощению узлов обладают конструктивными преимуществами. Установка подобных конструкций в покрытии обеспечивает жесткий рамный узел, за счет чего увеличивается жесткость здания.

Фермы с параллельными поясами

Фермы с параллельными поясами имеют очертания, вовсе не подходящие под эпюру моментов, при этом требуют большого расхода металла. Тем не менее, их изготовление в промышленных масштабах стало возможным за счет унификации, одинаковой длины элементов решетки, совпадающей схемы узлов, повторяемости деталей. В результате подобные конструкции используются чаще всего при покрытии производственных зданий.

Фермы треугольного очертания

Фермы треугольного очертания отлично подходят для консольных и балочных систем с нагрузкой, сосредоточенной в середине пролета. Иными словами, они используются как подстропильные фермы. Правда, их изготовление предполагает повышенный расход металла, сложный острый опорный узел и возможность использовать лишь шарнирное сопряжение с колоннами.

Избыточный расход металла объясняется большой длиной средних раскосов, и их подбирают по предельной гибкости. Подобные металлические фермы используются как стропильные конструкции, чтобы обеспечить уклон кровли более 20 % или для обеспечения одностороннего равномерного освещения – тогда их называют шедовыми покрытиями.