Несущие фермы

Несущие фермы представляют собой одни из самых актуальных и популярных строительных конструкций, выполненных на основе стали. Сфера их применения широка и разнообразна: изделия используют при сооружении кровли для сооружений промышленного и гражданского назначения, перекрытия крупногабаритных зданий. Строительные конструкции отличаются высокой экономичностью и практичностью, позволяя решать сложные архитектурные задачи с минимальными вложениями. Высокая прочность стальных конструкций и продуманная конструкция является залогом долговечности и надежности строений.

Конструктивные особенности

Благодаря своей форме конструкция ферм способствует правильному распределению нагрузки, которая равномерно передается на сооружение, обеспечивая такие характеристики, как прочность и жесткость. В зависимости от строения конструкции различаю следующие виды ферм:

• сегментно-прямоугольные изделия;
• трапециевидная двускатные конструкции;
• сегментно-безраскосые металлоконструкции;
• арочная-бескаркасные типы ферм.

Применение каждого отдельно взятого конструктивного решения реализуется на анализе индивидуальных начальных характеристик объекта.

Различают конструкции плоских и объемных ферм, которые кардинально отличаются друг от друга. Первые представляют собой плоское изделие, которое имеет лишь габариты длины и ширины. Вторые – объемные металлоконструкции, выполненные в трехмерном пространстве. Несущая способность фермы определяется исходя из габаритов, используемых при конструировании деталей, а также примененной схемы конструирования.

При конструировании объемных металлоконструкций ферм находят применение следующие элементы и узлы изделия:

• нижний пояс конструкции – элемент основания, который представляет собой расположенную в горизонтальной плоскости балку, которая устанавливается на стены здания и служит объектом, соединяющим все узлы нижней части изделия. Балка нижнего пояса выполняет функцию основания, которому присоединяются элементы жесткости – вертикальны и диагональные связи;
• верхний пояс изделия – балки верхней части изделия, расположение которых соответствует форме типа конструкции. Для прямоугольных металлоконструкций балка располагается параллельно основанию, в трапециевидных делится на участки, которые образуют форму трапеции, для арочной и сегментной образуют арку заданного изгиба. Верхний пояс аналогично нижнему представляет собой основание для связей;
• раскосы и стойки – элементы жесткости каркаса. В качестве стоек выступают вертикальные ребра, раскосов – диагональные детали металлоконструкции;
• узлы – места соединения раскосов и стоек с элементами верхнего или нижнего пояса принято считать узлами. Конструирование ферм реализуется таким образом, чтобы нагрузка конструкции формировалась в узловых точках.

Изготовление

Металлоконструкции ферм относятся к категории изделий повышенной ответственности, от прочности которых зависит целостность всего здания или сооружения. В связи с этим для конструировании и изготовления изделий находит применение высококачественная сырьевая база. В качестве основы для конструкций используются изделия металлопроката, а именно равнополочный и неравнополочный уголок, тавровая и двутавровая горячекатаная, холоднокатаная или сварная балка, швеллер, профильные и круглые виды труб. В ходе изготовления несущих ферм за основу берут определенный вид изделий согласно проектной документации. Жесткие связи внутри стержневой системы, которой принято считать ферму по определению из механики, считаются шарнирными. Их практическое исполнение имеет два различных варианта:

• сваривание. Соединение стальных элементов на молекулярном уровне осуществляется за счет применения сварки. В настоящее время существует огромное число разновидностей контактной, электрической, дуговой сварки, которые в могут при различных условиях использоваться при изготовлении тех или иных металлических конструкций. Однако наиболее практичной и экономичной, эффективной технологией сварки является для производства стальных ферм является сварка под флюсом. Технология соединения позволяет максимальной упростить и автоматизировать процесс сварки, который реализуется автоматами с предельно высокой скоростью во время сварки подается расплавленный флюс, который не позволяет металлу разбрызгиваться и быстро остывать, способствуя формированию ровного и качественного сварного шва. Сварочные машины имеют возможность осуществлять сварку с формированием внутренних и внешних швов, реализуя двойное проваривание, а также следит за качеством стыковочного соединения. С этой целью используют ультразвуковые и лазерные устройства дефектоскопии, позволяющие находить микротрещины и выявлять брак на стадии производства. Многоуровневый контроль качества соответствует современным требованиям в области качества ответственных конструкций;
• болтовое соединение. Конструкции ферм могут быть соединены посредством использования заклепок или привычного болтового соединения. Для этого конструктивные элементы оснащаются отверстиями, которые формируются с помощью плазменной резки, которая позволяет реализовать срезы наиболее высокого качества и повышенной точности. Используемые метизы в виде болтов, гаек, шайб и граверов должны иметь высокую прочность. Данный вид соединения позволяет производить не только быстрый монтаж ферм на строительной площадке, но и демонтаж изделий в случае необходимости.

Используемый для изготовления фермических конструкций металлопрокат может быть выполнен из обычных, конструкционных, низколегированных, а также углеродистых и высокопрочных марок сталей. При необходимости для защиты от агрессивных внешних воздействий могут задействоваться оцинкованные изделия.

Достоинства несущих ферм

Несущие конструкции из стали в виде ферм пользуются высокой популярностью при сооружении целого ряда объектов, выступая в качестве безальтернативного решения. Высокая эффективность изделий и спрос на них обусловлен целым рядом преимуществ, которые определяют экономическую эффективность использования. Среди них:

• сравнительно небольшая масса изделий, которая является причиной пониженной материалоемкости;
• высокая несущая способность, позволяющая применять различные кровельные материалы, имея устойчивость к снеговым и ветровым нагрузкам;
• доступная стоимость. Цена на изделия формируется исходя из затрат на материалы и ресурсы. Типовые фермы представляют собой сбалансированное решение, которое позволяет добиться наименьшей цены за счет минимизации используемых деталей и автоматизации производственных процессов;
• сниженные требования к фундаменту. Имея небольшую массу конструкции, фермы незначительно увеличивают нагрузку на основание, в связи с чем отсутствует необходимость в сооружении дорогостоящих и массивных фундаментов;
• высокая жесткость конструкции. Наличие перпендикулярных и диагональных ребер жесткости позволяет создавать максимально прочные изделия, устойчивые ко всем видам нагрузок;
• богатый ассортимент конструктивных решений, которые позволяют использовать несущие фермы для решения огромного спектра архитектурных задач;
• устойчивость к внешним воздействиям. Конструкции изделий выполняются из различных марок сталей, включая углеродистые и низколегированные сплавы, которые обладают максимальным сроком службы. Поверхность готовых ферм подлежит окрашиванию – нанесению защитного слоя, который препятствует появлению коррозионных процессов, окислению и разрушению металла;
• простота монтажа и обслуживания. Для установки ферм требуется минимальное количество рабочих, а для при эксплуатации отсутствует необходимость проведения регулярных работ по поддержанию рабочего состояния изделий;
• широкие возможности для проведения отделочных внутренних работ по формированию потолков и утеплению помещения, зонированию пространства;
• снижение сроков проведения строительных работ. Фермы производятся на заводах-изготовителях и доставляются на место монтажа в собранном или демонтированном виде в зависимости от габаритов изделий. При этом сборка их осуществляется за предельно короткий промежуток времени за счет точности изготовления;
• возможность применения изделий в различных климатических условиях, а также в районах с высокой сейсмической активностью до 10 баллов. Прочная конструкция ферм с большим числом ребер и перемычек обладает высокой степень жесткости, которая не позволяет изделию подвергаться деформациям вследствие воздействия летних и зимних температур;
• фермы обладают широкими возможностями для конструирования внутри них вентиляционных систем, позволяя удобно располагать и прокладывать все виды необходимых инженерных сетей и коммуникаций, различных электрических кабелей;
• широкие возможности для возведения зданий и сооружений со сложной конструкцией;
• долговечность конструкций. Строительные несущие фермы – изделия повышенной категории ответственности, к которым предъявляются повышенные требования в области прочности надежности. Металлоконструкции проектируются и изготавливаются с запасом прочности, который позволяет безаварийно эксплуатировать их в течение 40-50 лет.

Область применения

Представляя собой стальные каркасы внушительных размеров и габаритов, в первую очередь фермы нашли применение при строительстве зданий с широкими пролетами. Это цеха современных химических и металлургических предприятий, помещения ангаров и хранилищ, здания торгово-выставочных павильонов и комплексов. Фермовые конструкции при этом соответствуют всем требованиям техники безопасности и служат надежным основанием для строительства односкатных, двускатных, трапециевидных типов крыш с разным наклоном поверхности. В связи с этим фермы являются востребованным видом изделий, которые пользуются спросом во всех без исключения областях народного и сельского хозяйства, промышленности, обустройства городской инфраструктуры. Строительство спортивных объектов и развлекательных комплексов, зернохранилищ и гаражей для хранения техники, крупных торговых павильонов и супермаркетов реализуется по технологии применения несущих ферм.

Область применения фермических конструкций практически не ограничена. Несущие изделия могут использоваться при строительстве мостов, представляя собой готовые типовые пролеты определенной длины с высокой прочностью и жесткостью. Несущие фермы могут использоваться в гидротехнических сооружениях и различных конструкциях транспортных эстакад. Применение данного вида конструкций стало типичным при строительстве грузоподъемных мостовых кранов.

Важнейшим фактором при выборе конструкций ферм для установки для тех или иных зданий и сооружений являются факторы сочетания высокого качества и доступной стоимости, экономической эффективности, низкой материалоемкости, малой массы и высокой прочности.

• 
  Несущие колонны