Базовые элементы металлической фермы

Металлическая ферма – это геометрически неизменяемая структура из соединенных между собой стержней. Места соединения называются «узлами». Узловые нагрузки, как правило, не оказывают существенного влияния на работу фермы. При выполнении расчётов узлы чаще всего рассматриваются как шарнирные. В этом случае все стержни работают исключительно на осевые усилия — растягивающие или сжимающие.

Базовыми элементами металлической фермы принято считать пояса контура и решётку. Пояса формируют контур конструкции. Решётка включает в себя стойки и раскосы. Элементы соединяются между собой в узлах. Соединение выполняется стыковкой с использованием узловых фасонок.

Все элементы центрируются по осям центров тяжести. Этим достигается снижение узловых моментов. В результате обеспечивается работа стержней преимущественно на осевые усилия.

Верхний пояс может иметь радиусное или ломаное очертание. Также применяются горизонтальные и наклонные балки. К верхнему поясу крепятся верхние узлы стоек.
Нижний пояс, по своей сути, это горизонтальная металлическая балка продольного сечения. К ней присоединяются нижние узлы составных деталей фермы: стоек и раскосов.

Стойки — это вертикальные составляющие фермы, расположенные между поясами. Они работают на сжатие. Через стойки нагрузка передаётся на опоры.
Раскосы представляют собой наклонные элементы. Как правило, они расположены под углом около 45°. Раскосы соединяют верхний и нижний контуры и работают на растяжение и сжатие.

Узлами (панелями) называются точки, расположенные на поясах фермы, в которых выполняется соединение стоек и раскосов. Интервал между соседними узлами поясов принято обозначать как панель. Расстояние между опорными точками конструкции определяется как пролёт.

Пояса фермы принимают на себя продольные усилия, а также работают на изгибающий момент. Основная нагрузка в виде поперечных сил приходится на решётку, то есть она выполняет ту же функцию, что и стенка балки.

Основные конструктивные виды металлических ферм

По характеру направления нагрузки различают плоские и пространственные фермы.

Плоские фермы функционируют в пределах одной расчётной плоскости и воспринимают нагрузки, действующие в этой же плоскости. Для обеспечения устойчивости таких систем требуется устройство связей.

Пространственные фермы, в отличие от плоских, являются объёмными конструкциями, в которых стержни размещены в двух или более плоскостях. Пространственная ферма – это та, которая как бы «состоит» из плоских.

Главная особенность пространственных ферм — способность держать нагрузки и напряжение независимо от их направления по трем осям в пространстве.

Разновидности металлических ферм

Балочные разрезные системы

Балочные разрезные системы применяются в мостостроении, покрытиях зданий и транспортных галереях. Конструкция состоит из отдельных ферм. Каждая ферма перекрывает один пролёт.

Основными преимуществами являются простота изготовления и монтажа. Узлы таких систем не отличаются высокой сложностью. При этом конструкции обладают достаточной металлоёмкостью.

Характерные особенности:

• на опоры передаются только вертикальные нагрузки;

• горизонтальные усилия отсутствуют;

• система является статически определимой;

• возможна эксплуатация при любых типах грунтов.

К недостаткам относятся большое количество деформационных швов. Также требуется наличие двух опорных частей на каждой промежуточной опоре.

При пролётах порядка 40 м разрезные фермы негабаритных размеров соединяются в единую конструкцию прямо на месте, перед монтажом сооружения.

Неразрезные фермы

Неразрезные фермы применяются при перекрытии двух и более пролётов. Они отличаются меньшим расходом стали по сравнению с разрезными системами. Дополнительным преимуществом является повышенная жёсткость конструкции. Это позволяет уменьшить её высоту.

При слабых грунтах такие фермы применять не рекомендуется. Осадка грунта приводит к возникновению в опорах дополнительных разнонаправленных усилий. Более того, неразрезная схема усложняет процесс монтажа.

Рамные, арочные и консольные фермы

Рамные фермы являются экономичными по расходу металла. Они имеют сравнительно небольшие габариты. При этом монтаж таких конструкций отличается повышенной сложностью. Применение оправдано в большепролётных зданиях.

Арочные фермы также не требовательны к количеству стали. Однако их использование приводит к увеличению объёма здания и площади ограждающих конструкций. Выбор таких систем обычно определяется архитектурными требованиями.

Консольные фермы применяются в навесах, башнях и опорах ЛЭП.

При выборе типа фермы важно учитывать соответствие очертания конструкции её статической схеме. Также принимается во внимание характер нагрузок, определяющий эпюру изгибающих моментов. Для ферм покрытий дополнительно учитываются тип кровли, уклон для водоотведения и тип сопряжения с колоннами — жёсткий или шарнирный.

Формы очертания металлических ферм

Сегментные фермы с параболическим поясом
Такие фермы являются рациональным решением для однопролётных балочных систем с равномерно распределённой нагрузкой. Их форма близка к эпюре изгибающих моментов. Это делает конструкцию экономичной по расходу стали.
Основным недостатком является трудоёмкость изготовления криволинейных поясов. По этой причине подобные фермы редко применяются на практике. Верхний пояс чаще выполняется в виде ломаного контура.

Полигональные фермы
Полигональные фермы имеют многоугольное очертание верхнего пояса. Такая форма снижает массу конструкции при сохранении прочности.
В большепролётных системах дополнительные сложности узлов менее критичны. При этом условия транспортировки требуют стыковки поясов в каждом узле.
Для лёгких металлических ферм полигональная геометрия очертание считается излишней и нецелесообразной. Усложнение узлов не компенсируется экономией стали.

Трапецеидальные фермы
Трапецеидальные фермы отличаются компактной формой. Они эффективны в кровельных системах с небольшим уклоном.
Особенности:

• верхний пояс – линия с одним изломом;

• форма способствует повышению жёсткости сооружения за счёт имеющегося жёсткого опорного узла.

Фермы с параллельными поясами
В таких фермах контуры сверху и снизу расположены параллельно друг другу. Это один из наиболее распространённых типов конструкций.
Преимущества:

• повторяемость элементов по длине и сечению;

• единая схема узлов;

• возможность унификации при серийном производстве.

Подобные фермы широко применяются при устройстве покрытий производственных сооружений различного назначения.

Фермы треугольного очертания
Фермы треугольного очертания относятся к классическим решениям. Верхний пояс выглядит как равнобедренный или прямоугольный треугольник.
Они применяются в балочных и консольных системах с нагрузкой, концентрирующейся в центре пролёта. Также используются в зданиях с большим уклоном кровли и в мостостроении.

Недостатки:

• повышенный расход металла при равномерной нагрузке;

• сложный опорный узел остроконечной формы, в котором возможно только шарнирное соединение;

• длинные средние раскосы, требующие увеличенных сечений по условиям гибкости.

Стропильные фермы

Стропильные фермы представляют собой системы из прямолинейных элементов. Они образуют жёсткие треугольники и применяются в кровельных конструкциях. Такие системы обеспечивают устойчивость и жёсткость покрытия при минимальном расходе материала.

Металлические фермы позволяют создавать пролёты от нескольких до десятков метров. Это делает их востребованными в промышленном, складском, торговом и спортивном строительстве, а также в жилых зданиях.

Внешние нагрузки — собственный вес кровли, снег и ветер — равномерно распределяются по элементам конструкции. Это снижает прогибы и риск разрушений.

Типы сечений деталей металлических ферм

С точки зрения расхода стали наиболее выгодным является трубчатое сечение. Трубы обладают хорошей обтекаемостью. Это снижает ветровое давление, что особенно важно для высотных сооружений — мачт, башен и кранов.
На трубчатых фермах меньше накапливается влага и иней. Это повышает их коррозионную стойкость. Такие элементы удобно очищать и повторно окрашивать. Для защиты внутренних поверхностей трубы подлежат обязательной герметизации.

Основными недостатками являются высокая стоимость труб и сложность узловых соединений.

Гнуто-замкнутые прямоугольные профили близки по свойствам к трубам. При этом они позволяют упростить узлы сопряжения. Их изготовление требует высокой точности. Толщина таких профилей обычно не превышает 10–12 мм. Это ограничивает область применения. Пластические деформации в зонах изгиба могут снижать хрупкую прочность стали.

На практике часто используют комбинированные решения. Пояса выполняют из двутавровых или тавровых профилей. Решётку изготавливают из одиночных или парных уголков, а также из гнуто-замкнутых профилей.

В пространственных фермах, таких как телебашни, мачты и стрелы специальной техники, один пояс может быть общим для двух ферм. В таких случаях важно, чтобы его сечение не препятствовало сопряжению элементов в различных плоскостях. Поэтому чаще всего применяются трубчатые сечения.

Обращайтесь в компанию «Спецстроймонтаж» - цех по производству металлоконструкций в Сургуте

Металлические каркасы являются основой для большинства промышленных и гражданских сооружений, обеспечивая их прочность и долговечность. Такие конструкции необходимы для создания зданий различного назначения — от производственных цехов и складов до торговых и спортивных комплексов. Компания «Спецстроймонтаж» специализируется на изготовлении и монтаже металлических каркасов для самых разнообразных объектов, гарантируя высокое качество и соблюдение всех строительных норм.

Каркас здания состоит из множества элементов, таких как колонны, балки и перекрытия, которые формируют прочную и устойчивую конструкцию. Наши специалисты изготавливают элементы каркаса промышленного здания с учетом всех требований проекта и особенностей эксплуатации. Мы предлагаем услуги по проектированию, изготовлению и монтажу металлических каркасов в Сургуте, обеспечивая точность и надежность каждого этапа работы.

Компания «Спецстроймонтаж» использует только высококачественные материалы и современное оборудование для производства металлических каркасов. Это позволяет нам создавать конструкции, которые выдерживают значительные нагрузки и устойчивы к внешним воздействиям. Мы предлагаем гибкие условия сотрудничества и конкурентоспособные цены на все виды работ, включая изготовление и монтаж каркасов.

Если вам необходимы металлические каркасы для вашего проекта, обращайтесь в компанию «Спецстроймонтаж». Мы гарантируем выполнение всех работ в установленные сроки и с соблюдением всех стандартов качества. Для консультации и оформления заказа свяжитесь с нами по телефону +7 (3462) 70-26-10. Мы готовы предложить вам надежные решения для строительства промышленных и гражданских объектов.