Стропильные конструкции из железобетона

Основным преимуществом стальных каркасов крыш, в сравнении с брусчатыми, является прочность и долговечность. Металл, конечно же, способен выдерживать гораздо большие нагрузки, чем дерево. Основным недостатком таких ферм является прежде всего их высокая стоимость и некоторая сложность в монтаже.

В частном домостроении конструкции такого типа используются крайне редко. В основном они монтируются при возведении разного рода производственных, складских и хозяйственных зданий большой площади. В личных хозяйствах такие фермы из уголка сваривают обычно только при сборке каких-нибудь малых металлических архитектурных сооружений, к примеру, беседок или навесов.

Что собой представляют

Основными элементами конструкции металлической фермы являются:

• верхний пояс;
• нижний пояс;
• расположенная между ними решетка.

Скрепляться элементы таких стропильных систем могут путем сварки, болтами или заклепками. Различают узлы ферм из уголков и трубы с непосредственным примыканием и на фасонках.

Верхний и нижний пояса таких металлических опорных конструкций могут собираться, к примеру, из профилированной трубы. При монтаже каркаса кровель больших производственных зданий с этой целью в некоторых случаях используются также и более прочные швеллера.

Уголки для возведения опорных конструкций кровель также применяются достаточно часто. Иногда фермы собирают из одиночных металлоизделий этого типа. Но в большинстве случаев пояса монтируют из соединенных тавром уголков. Это позволяет собирать гораздо более прочные конструкции.

Для сварки верхнего пояса таких систем полагается использовать уголки с разной шириной полок. Для нижней же стяжки фермы из парных уголков берут равносторонний в передней плоскости материал. Такая технология позволяет собирать наиболее прочные и долговечные конструкции. В верхнем поясе в данном случае уголки соединяются по меньшей стороне.

Узлы ферм из парных уголков проектируют на фасонках. Стержни решетки к последним прикрепляют фланговыми швами. Сами фасонки заводят за уголки. В этом случае узел получается наиболее надежным.

Элементами решетки ферм из уголка являются:

• стойки, располагающиеся перпендикулярно оси;
• подкосы, монтируемые под углом;
• шпренгели или вспомогательные подкосы.

Собирается эта часть конструкции металлической стропильной системы как при возведении больших зданий, так и малых архитектурных форм, в большинстве случаев из одиночного уголка. Иногда для этой цели используется и профилированная труба небольшого сечения.

Дополнительными элементами ферм из уголка являются обычно несущие Z-профили, на которые в последующем крепится собственно кровельный материал. Иногда такие элементы при сборке опорной конструкции кровли не монтируются.

При возведении малых архитектурных форм могут, помимо всего прочего, использоваться простейшие фермы без поясов, представляющие собой конструкции, формирующие одну плоскость. При изготовлении таких систем сначала сваривается треугольная рама. Далее она укрепляется ребрами жесткости и подкосами.

Фермой называется стержневая система, остающаяся геометрически неизменяе­мой после условной замены ее жестких узлов шарнирами. Фермы относятся к классу сквозных конструкций, в которых пояса соединены между собой не сплошной стенкой, как у балок, а решеткой, состоящей из отдельных стержней — раскосов и стоек. Фермы применяются в покрытиях производственных и гражданских зданий в тех случаях, ко­гда балки сплошного сечения оказываются экономически невыгодными. Применение решетки уменьшает расход материала на конструкции, но увеличивает трудоемкость изготовления, так как появляются узлы — места соединения решетки с поясами. Общие виды наиболее распространенных деревянных ферм показаны на рис. 9.1.

Треугольные фермы применяют, как правило, для кровель из материалов, требующих значительного укло­на. Отношение высоты фермы в коньке к пролету при­нимают не менее: для цельнодеревянных ферм 1/5, для ферм с металлическим нижним поясом 1/6. Для ферм с металлическим нижним поясом и клееным верхним это отношение может быть снижено до 1/7 пролета. При этом уклон верхнего пояса и кровли колеблется от 1:2,5 до 1:4.

Верхний пояс фермы может быть выполнен из клее­ных блоков (клееная треугольная ферма) или из брусь­ев (брусчатая треугольная ферма). Нижний пояс реко­мендуется делать металлическим из профильной или круглой стали. Преимущество последней состоит в том, что при равной массе она обладает большой огнестойко­стью. Возможно применение и деревянного клееного или брусчатого нижнего пояса при условии выполнения его из тщательно отобранной древесины и хорошо отрабо­танной склейки со стыкованием по длине на зубчатом соединении.

Решетка в треугольных фермах для повышения ин­дустриального их изготовления должна состоять из ми­нимального числа элементов. С этой целью рекомендует­ся применять четырехпанельные (по верхнему поясу) фермы с двумя сжатыми раскосами и соответственное одной растянутой или двумя сжатыми стойками.Растянутые стойки обычно выпол­няют из круглой стали.

При применении брусчатых ферм более значительных пролетов приходится увеличивать число панелей верх­него пояса до шести и нижнего пояса до четырех, соеди­няя узлы верхнего и нижнего поясов треугольной решет­кой с центральной растянутой стойкой

Решение узлов в треугольных фермах зависит от при­нятого типа решетки. Для четырехпанельной фермы со сжатыми раскосами и центральной растянутой стойкой примыкание сжатых раскосов к верхнему и нижнему по­ясам может быть выполнено путем упора в специальные металлические башмаки непосредственно в верхний пояс с соответствующей его подрезкой или на узловых болтах с металлическим вклады­шем) аналогично ранее рассмотренным фер­мам. Треугольные фермы применяют также для подвес­ного потолка.

Опорный узел помимо описанных решений с тем или иным типом металлического башмака может иметь дру­гую конструкцию, где деревянный элемент верхнего поя­са опиленной горизонтальной плоскостью воспринимает опорную реакцию, а вертикальной—усилие от нижнего пояса с помощью шайбы и гайки.

Помимо ферм с металлическим нижним поясом (ос­новное решение) в некоторых случаях могут быть при­менены фермы с деревянным нижним поясом, выполнен­ным в виде клееного пакета в клееных фермах или нз бруса в брусчатых фермах. Использование деревянных поясов из брусьев требует тщательного отбора лесома­териалов. Отбор должен производиться из достаточ­но больших партий лесоматериалов опытными бра­керами.

Рис. VI1.10. Детали узлов треугольной брусчатой фермы ЦНИИСК. с упором раскосов в металлические башмаки и со складывающимся при перевозке нижним поясом

Расчет ферм
Расчетные нормальные усилия в элементах треуголь­ных ферм определяют обычным способом. Отличитель­ной особенностью треугольных ферм является то, что при загружении временной нагрузкой половины пролета ре­шетка на незагруженной половине не работает. Поэтому расчетные усилия во всех элементах ферм получаются при снеговой нагрузке на всем пролете. Одностороннее загружение снегом может понадобиться в том случае, когда надо рассчитать присоединение подушки в среднем узле нижнего пояса к самому поясу. Его рассчитывают на разность усилий в соседних панелях нижнего пояса, имеющую место при односторонней снеговой нагрузке.

Верхний пояс.

В большинстве случаев панели верх­него пояса помимо нормальных сил работают на изгиб от межузловой нагрузки и рассчитывают как сжато-из­гибаемые стержни. Нормальную силу в верхнем поясе, как и в рассмотренных фермах, прикладывают с эксцен­триситетом е.

Если верхний пояс разрезной, то расчетный момент в панели

М = M0 — Ne,

где Мо — момент простой балки от данной нагрузки а середине про­лета панели; Ne — обратный момент от нормальной силы, прило­женной с эксцентриситетом.

Если верхний пояс неразрезной, то расчет производят в двух предположениях: а) средняя опора не имеет про­садки и верхний пояс работает как двухпролетная нераз­резная балка; б) средняя опора просела на такую вели­чину, что момент на ней стал равен нулю и, следовательно, верхний пояс работает как разрезная балка с проле­том, равным длине панели.

Нижний пояс.

Металлический нижний пояс рассчи­тывают на растяжение с учетом имеющихся ослаблений в узлах или стыках. Местная поперечная нагрузка, на­пример от подвесного потолка, вызывающая изгибаю­щие моменты в нижнем поясе, недопустима.

Деревянный нижний пояс рассчитывают на растяже­ние по площади нетто в стыках или узлах, где учитыва­ют ослабления от нагелей.

Стыки деревянного брусчатого нижнего пояса пере­крывают двумя накладками, обычно деревянными, шири­на которых равна ширине пояса, а толщина вдвое мень­ше толщины пояса. Деревянный нижний пояс соединя­ют с металлическим опорным узлом, как указывалось, накладками из полосовой стали на глухих нагелях. В этом месте на растяжение проверяют деревянный пояс и ме­таллические накладки.

Решетка. Расчет элементов решетки — раскосов и стоек в треугольных фермах ничем не отличается от их расчета в ранее рассмотренных типах ферм: сжатые эле­менты решетки рассчитывают на продольный изгиб, рас­тянутые проверяют на растяжение с учетом имеющихся ослаблений.

Узлы фермы. Расчет узлов треугольных ферм связан с их конструкцией. В клееной ферме с разрезным верх­ним поясом и металлическими узловыми вкладышами конструкция узлов верхнего пояса ана­логична конструкции подобных узлов в сегментных фер­мах /

В клееной ферме с упором раскосов в верхний пояс необходимо проверить смятие древеси­ны в опорном и коньковом узлах, а также в месте упора раскоса в верхний пояс и в подушку среднего узла ниж­него пояса. Во всех случаях расчетное сопротивление смятию берут с учетом угла между сжимающей силон и направлением волокон сминаемого элемента.

В брусчатой ферме (см. рис. VII.10), кроме того, тре­буется рассчитать присоединение к верхнему поясу ме­таллического башмака, в который упирается раскос. На­гели (или гвозди), соединяющие башмак с верхним поя­сом, рассчитывают на усилие, стремящееся сдвинуть башмак вдоль пояса. Таким усилием является составля­ющая усилий в раскосе по направлению верхнего пояса или, что то же, разность усилий в опорной и коньковой панелях верхнего пояса. Нагели или гвозди работают по схеме односрезного соединения.

В современном строитель­стве в покрытиях производственных зданий применяются (рис. 9.2…9.5):

— металлодеревянные фермы типа МДФ (серия 1.863-2, вып. 1, 2);

— безраскосные фермы (металлодеревянные арки типа АМД, серия 1.860-6, вып. 1);

— сегментные металлодеревянные фермы (серия 1.263-1, вып. 1,2);

— дощатые треугольные фермы с фанерными накладками в узлах (см. рис.9.11);

— дощатые фермы с узловыми соединениями на МЗП типа «Gang Nail» («Гэнг-Нейл»).

Классификация ферм:

— по конструктивной схеме различают: балочные фермы (основной тип) и распор­ные — арочные (см. рис. 9.6);

— по очертанию верхнего пояса: треугольные фермы, фермы с параллельными поясами, трапециевидные, многоугольные, сегментные (см. рис. 9.1).

— по материалу: из цельной древесины (из круглого леса, брусьев, досок), из клее­ной древесины, металлодеревянные, фермы из фанерных труб, стеклопластикодеревян-ные фермы;

— по типу узловых соединений: на лобовых врубках, на стальных цилиндрических нагелях, на клеестальных шайбах, на зубчатых шипах на клею, на современных видах соединений типа «Грейм», «Гэнг-Нэйл» (см. рис. 4.2,а,б).

Основные положения по проектированию

Деревянные фермы применяются, как правило, в статически определимых систе­мах, как в отношении опорных закреплений, так и схемы решетки. Несущая способ­ность статически определимых ферм зависит от прочности и устойчивости любого стержня, разрушение которого может вызвать потерю устойчивости и разрушение всей конструкции, вследствие этого к качеству материалов для изготовления ферм предъяв­ляются повышенные требования. Фермы проектируют с минимально возможным чис­лом узлов. В современном строительстве применяются следующие типы ферм:

— трапециевидные и сегментные — под рулонную кровлю;

— треугольные — под кровлю из волнистых асбестоцементных листов, стальную, черепичную и другие подобные кровли с уклонами 1/3, 1/4.

Пролеты ферм составляют: 9…21 м (45 м) — для треугольных и 12…30 м — для сегментных ферм. Шаг дощатых ферм в малоэтажном домостроении назначают от 0,5 до 2 м, шаг брусчатых и металлодеревянных ферм в покрытиях зданий — от 2 до 6 м.

Рис. 9.1. Деревянные фермы:

а — брусчатая на лобовых врубках; б — дощатая на МЗП типа «Гэнг-Нейл»; в — металлодеревянная типа МДФ; г — безраскосная ферма (металлодеревянная арка типа АМД); д — брусчатая с верхним поясом нз балок Деревягина; е — трапециевидная брусчатая; ж — сегментная металлодеревянная с клееным верхним поясом; з — сегментная дощатая

Рис. 9.2. Металл од еревянная треугольная ферма с клееным верхним поясом: а — схема приложения нагрузок; б — общий вид фермы типа МДФ 21-12 (Серия 1.863-2, вып. 2), под расчетную нагоузку 12 кН/м

Наиболее распространенные виды ферм по конструкции

Чаще всего в качестве каркаса кровли зданий и малых архитектурных форм используются металлические стропильные системы:

• треугольные;
• арочные.

При строительстве зданий, беседок и навесов в большинстве случаев при этом монтируется первый тип ферм из уголка и трубы. Такие конструкции могут свариваться как для односкатных, так и двухскатных крыш.

Арочные фермы более сложны в монтаже и обходятся дороже. Для их сборки в частном хозяйстве, помимо всего прочего, придется приобрести такое оборудование, как трубогиб. Основным преимуществом таких ферм, в сравнении с треугольными, является эстетическая привлекательность. В частных хозяйствах такие конструкции монтируются чаще всего при сборке навесов и козырьков привлекательной архитектуры и оформления, кованых и резных с покрытием из поликарбоната, гибкой черепицы, дранки.

Основные виды ферм

Существует всего 2 вида железобетонных каркасных конструкций:

• стропильные;
• подстропильные.

Проектирования и постройка подобных элементов должны производиться с наивысшей четкостью. Если рухнет каркас, обрушится все здание.

Вернуться к оглавлению

Стропильные конструкции

Могут быть сделаны из такого перечня материалов: железобетон, дерево (брус), металл. Наиболее популярными являются балки из металла и дерева. Конструкции из железобетона изготавливают только в тех случаях, когда больше никакой материал не может обеспечить нужной защиты и устойчивости.

Для деревянных конструкций важна площадь, на которой будет размещен объект. Чтобы сооружение на завалилось под собственным весом, нужно правильно рассчитать площадь и устойчивость ферм. Следует отметить, что деревянные фермы трудно надежно закрепить (лучше обратиться за помощью специалистов, а не проводить закрепление самостоятельно).

Железобетонные балки считаются наиболее долговечными и надежными по сравнению с предыдущими. Используют их довольно редко (из-за большого веса). Чаще всего их применяют в одноэтажных зданиях в местах, с достаточно большой площадью и специфическим климатом.

Вернуться к оглавлению

Подстропильные конструкции

Данный тип конструкций применяется реже. Чаще всего для сооружения мансард и в тех случаях, когда размер колонн больше размера несущих конструкций. Основа таких ферм: подстропильная балка длиной около 12 метров (максимальная ее длина 24 метра).

У подстропильных балок арматура имеет пучковую форму. Это облегчает вес и увеличивает надежность конструкции. Их устанавливают на колонны (стропильного вида) и соединяют нужными инструментами. Для конструкций из железобетона или металла следует применить дополнительную сварку.

Подобные сооружения применяются в случаях, когда у здания поперечные несущие стены (внутри здания), либо когда обе стены поперечные. Подстропильные балки единственные подходят для строительства мансардных крыш. Для этого следует вводить стойки прямо под ноги (колонны). Конструкция будет с больше силой давить на строение. При этом она остается надежной и устойчивой.

Вернуться к оглавлению

Какие еще типы могут монтироваться

При возведении малых архитектурных форм и небольших построек собирают обычно именно арочные или треугольные фермы из одиночного уголка. При возведении зданий большой площади могут монтироваться также конструкции этого типа:

• с параллельным поясом (прямоугольные) — самый экономичный вариант, монтируемый из идентичных элементов;
• полигональные — аналог ломаной двухскатной крыши;
• трапециевидные;
• сегментные — по форме похожи на арочные, но при этом имеющие более сложную конструкцию.

Односкатные фермы из уголков всегда имеют треугольную форму.

Виды решеток

Часть конструкций ферм, расположенная между верхним и нижним поясом, в свою очередь, может быть:

• треугольной — подкосы соединяются между собой без стоек;
• треугольной с дополнительными стойками — вертикальные элементы монтируются возле каждого подкоса;
• крестовой — в передней плоскости напоминает ряд из прямоугольников с диагоналями-подкосами;
• с восходящими или нисходящим раскосами;
• штренгельной сложной формы;
• перекрестной, в передней плоскости представляющей собой ряд ромбов, собираемой без использования стоек;
• ромбической, похожей на перекрестную, но монтируемой со стойками;
• полураскосной (лежащая на боку «елочка»).

Как составить проект

Перед началом самостоятельной сборки фермы из спаренных уголков, одиночных или трубы следует определиться:

• с конфигурацией крыши;
• углом наклона скатов.

Количество скатов фермы из металла может быть разным. С использованием таких конструкций допускается возводить в том числе и многощипцовые сложные крыши. Однако в частных хозяйствах чаще всего при постройке малых архитектурных форм монтируют все же одно- или двухскатные фермы. Такие конструкции просты в сборке и при этом отличаются надежностью.

Угол наклона скатов кровли с металлической фермой определяют в зависимости от ветровой и снеговой нагрузки и некоторых других факторов. Самостоятельно рассчитать этот параметр для стальных стропильных систем по всем правилам, в отличие от деревянных, без специальных знаний сложно. Поэтому в большинстве случаев владельцы загородных участков просто находят типовую формулу фермы той или иной конструкции. Далее в нее подставляются нужные показатели.

Сфера применения различных типов ферм

1. Если кровля планируется строиться малоуклонной, наиболее оптимальным вариантом будет использование безраскосных ферм, в верхнем поясе которых устанавливаются дополнительные стойки. Чаще всего подобные здания оснащаются большим количеством систем коммуникации. Шаг для них составляет 6 или 12 м.
2. Когда же здание является однопролетным, и его отопление не планируется, идеальным вариантом будет использование безраскосных конструкций.
3. Скатные кровли оснащаются сегментным безраскосным либо раскосым каркасом.

При перекрытии одноэтажных зданий с одним или несколькими пролетами рулонными материалами, лучше всего воспользоваться типовыми ЖБИ.

Таких вариантов в настоящее время существует множество, давайте остановимся на их обозначениях:

• ФС – раскосные изделия, используемый на скатных крышах;
• ФБС – безраскосный тип ферм, применяемый для скатных крыш;
• ФП – изделия, используемые в качестве плитного покрытия, длина которого аналогична длине пролета;
• ФПМ – используется на малоуклонных крышах без преднапряжений;
• ФПН – для кровли с малым уклоном и преднапряженными стойками;
• ФБМ – безраскосные изделия, используемые на малоуклонных скатных кровлях;
• ФПС – встречаются на скатных крышах;
• ФТ – фермы безраскосного типа с треугольным очертанием.

Нюансы при установке

Перед монтажом подобных конструкций необходимо максимально точно рассчитать несущую способность здания. Крепление осуществляется к расположенным на несущей стене либо колонне закладным деталям.

Совет: не следует начинать установку, не убедившись в полном соответствии качества элементов, а также их размеров.

Кроме того, вам понадобятся услуги сварщика, который должен будет соединить закладные детали и опоры. К первым привариваются и металлические прогоны, благодаря которым достигается оптимальное значение продольной жесткости каркаса.

В зависимости от формы, железобетонная ферма может быть:

1. Сегментной.
2. Арочной раскосной.
3. Арочной безраскосной.
4. Полигональной.

Весь процесс изготовления подобных конструкций осуществляется в соответствии с ГОСТ на конструкции бетонные или из ж/б.

Основными характеристиками при этом являются:

• прочность используемого бетона;
• его плотность;
• реакция на воздействие низких температур;
• диаметр слоя, окутывающего арматуру;
• используемая для армирования сталь и ее марка;
• реакция на коррозионное воздействие.

Несмотря на высокие показатели прочности и надежности, подобные конструкции редко можно встретить в частных домах. Объясняется это сложностью установки и значительной массой получаемой кровли. А вот чаще всего данные ЖБИ можно увидеть на зданиях, пролет которых превышает 18 м, а шаг находится в пределах 6-12 м.

Если же пролет менее 18 м, более выгодно будет использовать балки, однако при наличии большого числа коммуникаций, располагающихся внутри каркаса, лучше всего сделать выбор в пользу железобетона. А вот при разработке зданий, пролеты которых превышают 30 м, необходимо учитывать общий вес кровли, который будет значительным. Поэтому рационально будет разбить их на отдельные блоки, однако, при этом цена работ существенно повышается.

Если же смотреть с точки зрения соотношения цена/качество, то наиболее оптимальными вариантами будут сегментные либо арочные. На подобных фермах изменения усилий на поясах практически не происходит, при этом высота их опоры небольшая, в результате чего достигается минимизация общего веса конструкции, а также высоты стен.

Примеры формул

Чтобы выполнить расчет фермы из парных уголков или одинарных, необходимо в первую очередь определить высоту и длину конструкции. Последний показатель при этом будет соответствовать тому расстоянию, которое конструкция закроет в процессе эксплуатации (ширина здания плюс свесы).

Оптимальная высота фермы может определяться по таким формулам:

• для полигональных, параллельных и трапециевидных — H = 1/8 * L;
• для треугольных — 1/4 * L или 1/5 * L.

Здесь H — высота фермы, L — ее длина. Подкосы в решетке металлических каркасов кровель могут устанавливаться под углом от 35° до 50°. При этом оптимальным считается значение в 45°. При использовании смонтированных таким образом подкосов опорная конструкция получается наиболее прочной.

Изготовление ж/б ферм

Наиболее простой процесс производства у арочного безраскосного типа, узлы у которого армируются очень просто. Все полученное внутреннее пространство можно заполнить отводами под различные системы коммуникаций. Чаще всего используются при монтаже малоуклонных, плоских или же скатных кровель.

Для производства подобного материала берется бетон марки В30-В60, обладающий высокими прочностными характеристиками. Нижний его пояс могут составлять арматурные канаты, высокопрочная проволока либо же стержневая арматура.

Кроме того, используются и легкие проволочные каркасы, которые предотвращают образование трещин в процессе эксплуатации. Чтобы нижний пояс было удобно обжимать, рекомендуется использовать длину каркасов меньше трех метров.

А вот для армирования элементов решетки и верхнего пояса применяются сварные арматурные каркасы, которые устанавливаются по двое в опорных узлах. В результате этого увеличивается прочность каркаса по наклонным сечениям. Набор поперечных 6-10 мм стержней, шаг которых 100 мм, составляет сварной каркас, используемый для армирования промежуточных узлов обоих поясов.

Для перевозки уже готовых конструкций используется специально оборудованная техника, к примеру, фермовоз ФКП-16. Вследствие роста спроса на стальные конструкции облегченного типа, спрос на ЖБИ падает. Однако согласно противопожарным требованиям лучшими являются именно ж/б фермы.

Расчет фермы из уголков арочной

В таких конструкциях необходимую длину металлоизделий для нижнего пояса определяют с использованием такой формулы:

• mh=пи×R×a×180, где mh — длина уголка, пи=3.14, R-радиус окружности, а-угол между радиусами окружности, проведенными к крайним точкам нижнего пояса.

Если длина пролета в малой архитектурной форме составляет менее 6 метров, вместо сложной фермы допускается использовать просто одинарную или двойную балку, согнутую под выбранным радиусом. В этом случае для сборки опорной конструкции кровли обычно применяется не уголок, а профильная труба.

По окончании расчетов при составлении проекта кровли полагается делать чертеж с указанием размеров всех элементов, углов их наклона и пр. По такой схеме в дальнейшем и производится сборка фермы из парных уголков или более простых конструкций.

Проведение расчета арочной фермы из профильной трубы

Рассмотрим конкретный пример расчета для арочного навеса. Параметры предполагаемого сооружения будут следующими: фермы расположены с шагом 1,05 м, нагрузки будут сосредотачиваться в узловых участках. Высота арки в нашем случае не должна превышать 3 метров. Рекомендованной высотой фермы будет 1,5 м – такой параметр считается более привлекательными и с эстетической точки зрения, и из соображений прочности. Между опорами берется пролет 6 м (L), стрела нижнего уровня – 1,3 м (f). Окружность в нижнем ярусе будет иметь радиус 4,1 м (r). Угол между радиусами будет составлять α=105.9776°.

Длина профиля из нижнего пояса рассчитывается по формуле:

mн = π*Ra/180.

В ней: mн – величина профиля нижнего пояса; R – радиус окружности; A – угол между радиусами; π – постоянная.

В итоге:

mн = 3,14 х 4,1 х 106 / 180 = 7,58 (м).

Шаг между узлами конструкции в участках нижнего пояса должен составлять 55,1 см, в то время как шаги между крайними участками рассчитываются индивидуально. Для упрощения монтажа показатель можно округлить до 55 см, но увеличивать шаг не стоит.

Расчет навеса мелких габаритов допускает количество пролетов в районе 8-16. Для минимального количества длина стержней будет составлять 95,1 см при шаге меж поясами в районе 87-90 см. Для максимального числа пролетов шаг составит 40-45 см.

Правила монтажа

При сборке металлических ферм кровель своими руками рекомендуется руководствоваться следующими правилами:

1. Опорные вертикальные стойки-колонны больших металлических сооружений (навесов, зданий) лучше делать не из одинарного уголка, а из профильной трубы. Такой металлопрокат отличается большей прочностью. Из этого же материала желательно изготавливать и стойки самих ферм. Из уголков в таких конструкциях можно сделать раму и раскосы.
2. Крепить между собой элементы конструкции фермы нужно с использованием прихваток и спаренных уголков.
3. В верхнем поясе детали следует стыковать с применением двутавровых уголков.
4. В нижнем поясе в сопряжениях используют равносторонние уголки.
5. Для стыковки основных частей фермы, имеющих большую длину, следует применять накладные толстые стальные пластины.

Для того чтобы исключить возможность прогиба поясов, кровлю на металлической ферме монтируют так, чтобы ее вес приходился на узлы фермы из уголков.

Стропила из железобетона

Железобетонные стропила изготовляют с напряженной арматурой (проволочной, канатной, стержневой, натягиваемой на упоры стенда) нижнего пояса. Изготовление выполняется на протяжных стендах, в многоярусных стендах-камерах и в одноярусных силовых формах и стендах-камерах. Затраты труда составляют около 10,4 чел./час для производства кубометра ферм с пролетом 18 м. В кассетных формах производят стойки и раскосы. Готовые стойки и раскосы укладывают в форму для армирования. Струнопакетами из высокопрочной проволоки с диаметром 5 мм армируются нижние пояса. Верхние пояса подлежат армированию обычными стержнями. Гидродомкратами натягивают струнопакеты. Бетон укладывается бетоноукладчиком. Через пару часов после бетонирования выполняют термообработку изделий. Оборачиваемость стендов происходит в течение 2 суток. Таким образом возможно изготовить до 8 ферм в сутки. Вес конструкции с пролетом 18 м составляет от 6 до 7,5 т, с пролетом 24 м – от 11 до 12,3 т.

Порядок сборки

Первым делом при самостоятельном монтаже металлических стропильных систем, конечно же, производят раскрой уголка и других металлических изделий, согласно чертежу. Далее:

• собирают конструкцию фермы на земле;
• тщательно проверяют ее геометрию с использованием угольника и уровня;
• сваривают собранный каркас с применением накладных пластин и уголков там, где это необходимо.

Порядок сборки фермы на земле обычно выглядит следующим образом:

• укладывают продольные трубы или уголки (при парной фермы сначала сваривают тавры);
• приваривают стойки;
• приваривают раскосы и перемычки.

На заключительном этапе сборки фермы проверяют в том числе и качество выполненных сварных швов. Конструкция, конечно же, должна получиться максимально надежной.

После того, как первая ферма будет готова, приступают к сборке следующей. Таким образом сваривают все опорные элементы стропильной системы сооружения.

Сборка каркаса

Подготовленные таким образом фермы на следующем этапе поднимают на стойки или коробку здания. Предварительно монтируют из уголка или трубы верхнюю обвязку сооружения и опорные балки. Приваривают фермы, а далее соединяют их друг с другом коньковым элементом и промежуточными перемычками. Последние монтируют обычно на расстоянии не менее 1.5 м друг от друга.

На заключительном этапе все конструкции фермы из металлического уголка или трубы шлифуют, покрывают грунтовкой и окрашивают. После этого приступают собственно к обшивке крыши.

Требования в зависимости от угла наклона

Все используемые для возведения крыш металлические фермы условно делятся на три категории:

• с углом наклона скатов от 6 до 15°;
• от 15 до 22°;
• от 22 до 33°.

Считается, что крыши первого типа целесообразно монтировать с использованием трапециевидных ферм высотой от 1/7 до 1/9 длины пролета. Если в сооружении в последующем не предполагается подшивать потолок, раскосы в таких конструкция устанавливают в виде решетки треугольной формы.

Для сборки крыш с углом наклона ската от 15 до 22° обычно используются фермы высотой в 1/7 от длины пролета. Это позволяет смонтировать наиболее надежную конструкцию. Если необходима большая высота (на 0.16-0.23 частей длины пролета), нижний пояс делается ломаным. При использовании такого метода масса каркаса может быть снижена на 30%.

Устанавливать фермы из стальных уголков с ломаным нижним поясом допускается только на сооружениях с длиной пролета не более 20 м. В противном случае полагается монтировать конструкции Полонсо.

Для ферм с углом наклона ската в 22-30° обычно выбирают высоту в 1/5 длины пролета. В этом случае конструкция получится оптимально легкой и с нее в последующем будет быстро стекать дождь и сходить снег. Монтируют на таких зданиях обычно треугольные фермы из уголков.

Покрывают кровли с таких углом наклона скатов в большинстве случаев шифером или металлическими листами. Для длинных пролетов от 14 м чаще всего используют фермы с нисходящими раскосами. Такие конструкции хорошо переносят значительные снеговые и ветровые нагрузки.

Перечень видов ферм из профильной трубы

Металлические фермы из профильной трубы для навеса конструируют из профиля, чаще всего стального. Профиль может иметь различные формы сечения: овальное, квадратное и наиболее популярное — прямоугольное.

Виды ферм имеют подразделения на две категории: фермы, где все элементы крепятся между собой в одной плоскости и сооружения с подвесной конструкцией (включает в себя верхний и нижний пояса).

Разделяются конструкции по следующим признакам: необходимая нагрузка на профиль, уклон системы, тип расположения перекрытий, длина пролета и градус наклона. В зависимости от этих факторов фермы могут быть такими:

1. Сооружения с уклоном, составляющим 22-30 градусов. Требования к устойчивости ферм подобного плана гласят, что их высота не должна превышать 1/5 от всей длины. Обычно расчет высоты производится именно по этому принципу, разделяя планируемую длину ангара на 5. Такой уклон выбирают тогда, когда хотят добиться относительной легкости системы.

Если протяженность всей конструкции превышает 14 метров, в таком случае раскосы следует располагать по направлению сверху вниз. При этом на верхнем ярусе размещают панель длиной 150-250 см. В конечном счете получается сооружение с двумя поясами, число панелей также будет четным.

Форма ферм и их количество зависит от типа и размера сооружения, а также от предполагаемой нагрузки на его кровлю

Полезный совет! Если планируется возведение фермы с пролетом более 20 метров, необходим монтаж подстропильных элементов, опорой которым будет служить дополнительные колонны.

Еще одной часто используемой разновидностью данного вида будут так называемые фермы Полонсо – сооружения треугольной формы с соединением в форме затяжки. Ферма из профильной трубы Полонсо считается очень легковесной, так как при ее строительстве удается избежать чересчур длинных раскосов.

2. Фермы с номинальным уклоном кровли в пределе 15-22 градусов. Этот вариант рассматривается для сооружений, которые не будут в итоге иметь длину пролета более 20 метров. Виды ферм с таким уклоном имеют высоту, составляющую 1/7 от общей протяженности. При необходимости увеличения высоты нижний пояс следует составить из ломаных сегментов.

3. Конструкции с наименьшим уклоном, не превышающим 15 градусов. При запланированном угле фермы до 15 градусов лучшим вариантом будут трапециевидные конструкции. Расчет высоты проводится из индивидуальных соображений, все зависит от конкретного угла кровли и назначения ангара. Высота может находиться в пределе от 1/7 до 1/12 протяженности.

Для трапециевидных ферм оптимальная длина металлических панелей должна составлять 1,5-2,5 м. Если чертеж не включает навесной потолок, раскосы можно заменить решеткой треугольной формы.

Если речь идет о форме конструкции, фермы из профильной трубы бывают следующего типа:

• односкатные;
• двускатные;
• прямые;
• арочные.

Последняя разновидность — фермы арочного типа — являются наиболее распространенными. Они достаточно прочные, их можно обшить поликарбонатными листами. Расчет навеса арочной конструкции должен быть очень точным для того, чтобы вес распределялся по профилю максимально равномерно. Арочные фермы строят и из обычных профильных труб, и из сваренных вместе.

Арочный тип ферм позволяет сделать полукруглую крышу из поликарбоната

Спаренные фермы

Такие системы на стойки и коробки часто монтируют тогда, когда длина пролета превышает 10-12 м. Цельная ферма данном случае будет весить очень много. А это в свою очередь вызовет трудности с ее транспортировкой и установкой на коробку. Поэтому для широких пролетов систему сначала разделяют на два фрагмента, а затем наверху соединяют затяжками и сваркой.

При проектировании и расчете парных ферм следует, помимо всего прочего, учитывать тот факт, что обе их части должны быть абсолютно идентичными. То есть половины не должны делиться на левую и правую. В противном случае при монтаже ферм на коробке здания может возникнуть путаница.

При сборке таких двойных конструкций наверху желательно использовать, помимо сварки, как можно больше болтовых соединений. В этом случае узлы получатся наиболее прочными.

Что представляют собой фермы Полонсо

Такие конструкции состоят из двух треугольных частей, соединенных стяжкой. Основным преимуществом таких ферм является отсутствие необходимости в использовании длинных раскосов. Благодаря этому, конструкция получается не только прочной, но и легкой.

Монтируются такие фермы, как уже упоминалось, на длинные пролеты. Чаще всего их используют при возведении больших производственных зданий.

Деревометаллические фермы

В целях экономии при строительстве зданий и малых архитектурных форм могут использоваться, помимо всего прочего, комбинированные опорные конструкции. К примеру, нижняя стяжка фермы, стойки и затяжки зачастую выполняются из трубы и уголка, а верхний пояс — из доски либо бруса.

Пиломатериалы для таких конструкций выбирают хорошо просушенные и с минимальным количеством сучков. Влажность бруса или досок должна составлять не более 12%. Перед использованием для сборки комбинированных опорных конструкций пиломатериалы желательно подсушить дополнительно в течение нескольких месяцев. В противном случае из-за усадки древесина в готовом каркасе в последующем может растрескаться (металл сохранит свои размеры).

Для того чтобы такие фермы получались более прочными, их обычно армируют. В большинстве случаев для этой цели используют стальной прут. Также деревометаллические фермы могут укрепляться стеклопластиковой арматурой. Стержни с древесиной соединяют обычно с применением эпоксидного клея. При этом арматуру пропускают внутри верхнего пояса (в клееных конструкциях).

Фермы железобетонные

Фермы железобетонные

Фермы железобетонные – готовые несущие конструкции, выдерживающие большие нагрузки на покрытия благодаря каркасно-соединенным стержням. Железобетонные стержни, образующие нижний пояс фермы, проходят по нижнему краю, верхние – соответственно по верхнему, создавая верхний пояс. Наклонные сегменты фермы называются расколами, вертикальные – стойками. Железобетонную решетку фермы образуют узлы – места соединения стоек и раскосов.

Материалом для изготовления ЖБИ ферм служат конструкционные тяжелые и легкие бетоны, армируемые предварительно напряженной стальной арматурой.

В компании ООО БЛОК можно заказать фермы железобетонные различной длины 6м, 9м, 12м, 18м и 24м, а так же проконсультироваться с нашими специалистами, подобрать требуемые конструкции стропильных ферм. В нашем отделе продаж можно узнать заранее уточнить цену ферм железобетонных и рассчитать общую стоимость заказа. Купить железобетонные фермы и проконсультироваться по общим вопросам покупки и доставки Вы можете позвонив по телефонам компании БЛОК: Санкт-Петербург: (812) 309-22-09, Москва, Краснодар. Режим работы компании: Пн-Пт с 9-00 до 18-00. Компания БЛОК осуществляет доставку железобетонных ферм по всей России прямо до объекта заказчика или на строительную площадку, если позволяет инфраструктура.

Классификация железобетонных ферм предусматривает производство подстропильных и стропильных, которые, в с вою очередь, подразделяются на виды:

• ФС — раскосные сегментные, используются для строительства скатных кровель.
• ФБС — безраскосные сегментные, для зданий со скатными кровлями.
• ФП – под покрытия из плит, равных по длине пролету.
• ФПМ – для малоуклонной кровли без преднапряжения.
• ФПН – для малоуклонных крыш с преднапряженными стойками.
• ФБМ – безраскосные для малоуклонной скатной крыши.
• ФПС – для скатной.
• ФТ – безраскосные треугольного очертания для скатной.

Применение ферм железобетонных.

Фермы железобетонные в зависимости от назначения строения, материала покрытия, способа их опирания и т.п. могут иметь различные типы и очертания. Возможности их применения достаточно широкие:

• Здания могут иметь пролеты до 24 м и более
• Кровля – быть как малоуклонной, так и скатной
• Покрытие зданий может быть как с фонарями, так и без

Преимущества использования железобетонных ферм.

• высокая прочность
• высокая жесткостью
• высокая трещино- и морозостойкостью, что позволяет эксплуатировать их в агрессивной газообразной среде
• хорошие противопожарные свойства.

Производство элементов несущих конструкций из железобетона.

Фермы железобетонные производят из конструкционного бетона, тяжелого или легкого, в основном это керамзитобетон и аглопоритобетон. Фермы ЖБИ изготавливают в одно- или многоярусных стендах-камерах. На каждом из них обычно устанавливают несколько металлических форм с паровой рубашкой. Раскосы и стойки расположены на вибростоле в специальных кассетных формах, их закладывают в процессе армирования.

Для нижних поясов фермы при армировании используют струнопакеты из высокопрочной проволоки (ø 5 мм), а для верхних – обычные стержни. Высокопрочную проволоку натягивают гидродомкратами и добавляют бетоноукладчиками бетон. Через 2–3 часа изделие проходит термическую обработку. Качество предварительно напряженных железобетонных ферм регулярно проверяется путем нагружения, предусмотренного в проектных чертежах.

Маркировка ферм железобетонных.

Фермы маркируют, используя буквенно-цифровые обозначения, разделенные дефисами. Для обозначения типа и размера используют буквы, а цифрами – всю остальную информацию, типа длины в метрах, несущей способности фермы, класса напрягаемой арматуры, марки бетона и другую. Буквами также обозначается проницаемость бетона, то есть возможность использования конструкции в агрессивных условиях:

• Н – нормальная
• П – пониженная
• С – 8 бальная сейсмоустойчивость

Конструкции железобетонных ферм

Ферма железобетонная создает крепкий каркас, создающий очертания крыши и особенности перекрытий. Структура ферм, придающих каркасу прочность, жесткость и устойчивость, имеет довольно сложную схему, содержащую значительное количество армированных элементов и стали. Функции несущих платформ, которые выполняют фермы, требуют такой прочности и надежности, чтобы была обеспечена устойчивость здания в экстремальных условиях.

Использование при производстве ферм специальных легких марок бетона позволяет существенно снизить вес конструкции без потери качества. Арматурная сталь высокопрочной марки, входящая во внутреннюю структуру, имеет исключительные антикоррозийные свойства. Поэтому кровля здания на основе железобетонных ферм оказывается неуязвимой к воздействию влаги и мороза.

Контур фермы образуют два его пояса, которые работают на изгиб, а решетку – раскосы и стойки, работающие на осевые усилия. Сегментные фермы железобетонной иногда заменяют на полигональные, в которых элементы верхнего пояса в пределах базовых узлов спрямлены. Это значительно экономичнее использования треугольных или прямоугольных очертаний. Различают следующие их виды:

• сегментные – отличаются верхним поясом очертания и раскосной решеткой;
• полигональные –пояса в них либо параллельные, имеют трапециевидное очертание, то есть отличаются раскосной решеткой и малым углом уклона верхнего пояса;
• арочные безраскосные – имеют жесткие узлы;
• раскосные арочные – характеризуются криволинейными очертаниями верхнего пояса и редкой решеткой.