Ферма из профильной трубы

Ферма из профильной трубы

Металлические фермы – это стержневые системы, состоящие из поясов и решеток. Благодаря ребрам жесткости, такие конструкции не деформируются даже при восприятии значительных нагрузок. В зависимости от сложности формы, могут изготавливаться непосредственно на месте строительства или в условиях специализированных производств. Популярным материалом для изготовления ферменных конструкций является профильная труба квадратного или прямоугольного сечения.

В настоящее время фермы получили широкой распространение в строительной механике при сооружении различных зданий и сооружений.

Определение, что же такое ферма, выходит из самого значения слова от латинского «firmus», что означает «прочный». Металлические фермы обладают высокой степенью жесткости и надежности.

Ферма представляет собой несущую решетчатую конструкцию из наклонных плеч (угол уклона около 20°) в виде треугольника, являющуюся геометрически неизменной. Главным назначением ферм является восприятие нагрузок от перекрытия. Такие конструкции используются для устройства крыш, кровель, перекрытий и покрытий промышленных и гражданских зданий и сооружений, например, заводов, ангаров, складов, объектов общественного назначения, стадионов, бассейнов, применяются для устройства инженерных сетей, электроразводки или вентиляционных шахт зданий.

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.

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

Чертеж элементов конструкции металлической фермы

1 – верхний пояс; 2 – нижний пояс; 3 – раскосы; 4 — стойки

Длина между узлами пояса называется панелью. Расстояние между опорами — это пролет, а расстояние между наружными гранями поясов — высота фермы. Пояс фермы воспринимает продольные нагрузки, решетка фермы — поперечные нагрузки.

Верхние пояса фермы производятся из двух уголков с тавровым сечением, имеющих неравные длины сторон. Стыковка уголков осуществляется по меньшим сторонам. Уголки равнобокие используются для производства нижних поясов. Уголки с тавровым или крестообразным применяются для изготовления раскосов или стоек.

Существуют сварные фермы, которые изготавливаются из тавров.

Ферма является геометрически неизменной конструкцией, т.к. ее элементы соединены жестко, а не шарнирно. Стальные стержни фермы воспринимают нагрузки от растяжения-сжатия.

Для частного строительства используют стропильные фермы из профильных гнутых или горячетканных труб, которые свариваются на месте.

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

Завод САРРЗ производит металлические фермы в соответствии с ГОСТ 23118-99. Данный стандарт регулирует требования к материалу, к соединениям элементов, к маркировки конструкций.

Виды металлоконструкций ферм

Основными видами металлических ферм являются плоские и пространственные: плоские фермы, стержни которых лежат в одной плоскости, воспринимают нагрузки только в одной плоскости, в то время как пространственные фермы образуют пространственный брус и воспринимают нагрузки в любых направлениях. Пространственная ферма состоит из граней в виде плоских ферм.

Плоские фермы крепятся к другим элементам каркаса здания при помощи связей.

Чертеж плоской и пространственной металлоконструкции фермы

а) плоские фермы, б) пространственные фермы

По назначению фермы в основном используются как стропильные и подстропильные: подстропильные фермы связывают опорные колонны и являются основанием для крепления стропильных ферм.

Также существуют классификации:

по величине максимального усилия (тяжелые, легкие);

по очертанию поясов (сегментные, с параллельными поясами, с ломаными поясами, треугольные, трапецевидные, полигональные);

Классификация металлоконструкций фермы по очертанию поясов

а – с параллельными поясами; б – полигональным; в – треугольным; г – с узлами на параболе или дуге круга для одного пояса; д – то же для обоих поясов

по системе решетки (крестовые, треугольные, ромбические, раскосные);

по статической схеме/типу опирания (балочные разрезанные/неразрезанные, балочные консольные, рамные, арочные, комбинированные, вантовые);

Классификация ферм по типам решётки и типам опирания

а — балочная раскосная; б — балочная с треугольной решёткой; в — балочно-консольная с треугольной решёткой и дополнительными стойками; г — консольная полураскосная; д — консольная двухраскосная; е — балочная двухрешётчатая; 1 — верхний пояс; 2 — нижний пояс; 3 — раскос; 4 — стойка

по способу соединения элементов (болтовые, клепаные, сварные);

по назначению фермы (стропильная, ферма Пратта со сжатыми стойками и растянутыми раскосами, ферма Уорренна с решеткой из треугольников, Бельгийская треугольная ферма, ферма с перекрестными подкосами, ферма по верхний свет, подстропильная, мостовая, крановая, башенная).

Здания, мосты и транспортные галереи строятся из балочных разрезанных ферм, т. к. их монтаж достаточно прост, нет необходимости в сложных опорных узлах. Балочные неразрезанные фермы применяются при строительстве сооружений из двух и более пролетов. Такой выбор обусловлен тем, что неразрезные фермы имеют большую жесткость по сравнению с неразрезанными и меньшую высоту. Для строительства навесов, башен и таких конструкций, как опоры воздушных линий электропередач, используют консольные фермы. Рамные фермы менее металлоемки, поэтому их применяют для строительства большепролетных зданий и сооружений. Использование арочных ферм увеличивает объем сооружения. Применение такой конструкции фермы обусловлено архитектурными требованиями. Вантовые фермы воспринимают нагрузки только от растяжения, поэтому они выбираются для строительства большепролетных конструкций и мостов.

Очертание поясов фермы диктуется экономичностью и выбирается в соответствии с графиком расчета нагрузок на объект.

Количество решеток и других элементов влияет на энерго- и трудозатраты, на стоимость конструкции и сложность монтажа. Наиболее экономически выгодной фермой является ферма с треугольной решеткой. Раскосная решетка применяется для строительства зданий и сооружений малой высоты с большими действующими узловыми нагрузками. Крестовая решетка используется в фермах, которые воспринимают нагрузки во всех направлениях. Ромбическая решетка фермы обладает наибольшей жесткостью, поэтому подобную конструкцию используют при возведении мостов, башен, мачт.

Наиболее распространенный способ крепления элементов фермы является механическая сварка. Высокопрочные болтовые соединения находят свое применение при соединении монтажных узлов.

Таким образом, использование ферм в каркасе здания или сооружения обусловлено необходимостью строительством конструкций с большой шириной пролетов и высокими действующими нагрузками.

Саратовский резервуарный завод изготавливает фермы различных конструктивных форм в соответствии с требованиями к условиям эксплуатации, назначению здания и сооружения и другим пожеланиям Заказчика. Все производимые нашим Заводом конструкции ферм характеризуются высокой прочностью и жесткостью. На всех стадиях производства металлоконструкций ферм наши специалисты руководствуются существующими нормами и правилами, регулирующими производственный и монтажно-строительные процессы. Все выполняемые работы соответствуют требованиям регулирующих органов.

Как заказать изготовление металлических ферм на Саратовском резервуарном заводе?

Для расчета стоимости производства металлических ферм, Вы можете:

  • связаться с нами по телефону 8-800-555-9480
  • написать на электронную почту технические требования к металлоконструкциям
  • воспользоваться формой «Запрос цены», указать контактую информацию, и наш специалист свяжется с Вами

Специалисты Завода предлагают комплексные услуги:

  • инженерные изыскания на объекте эксплуатации
  • проектирование объектов нефтегазового комплекса
  • производство и монтаж различных промышленных металлоконструкций
Читайте также  Как правильно установить циркуляционный насос

Расчет металлических ферм любой формы и габаритов

  • Каждый проект уникальный — соответственно индивидуальный подход. Проектирование и расчет металлических ферм без применений типовых серийных решений:
    а) определение оптимальной геометрии фермы;
    б) проектирование системы связей — задание расчётных длин элементов
    в) Определение сечений элементов после расчета металлической фермы
    г) Расчёт узлов ферм (узел примыкания элементов решётки, фланцевый узел, опорный узел)
    д) Проверка сечений элементов связей
    е) расчет прогонов, с учётом наклона и промежуточных связей
  • Легкость (экономичность). Обеспечивается достаточным опытом всех требуемых расчетов
  • Быстрота выполнения проекта. Определяется профессиональным подходом, как правило до 5 дней
  • Доступная цена проектирования стальных ферм. Обеспечивается работой без посредников, а так же нет необходимости платить за печать (СРО)
  • Проектирование стропильных (подстропильных) ферм любой конфигурации и сложности.
  • Пример расчета фермы и чертежей

Фермы профильной трубы

На мой взгляд это самые оптимальные вид стропильных систем, которые и просты в изготовлении. При пролётках 15-35м независимо от нагрузок, если округлить, получаются стропильные фермы стальные легкие. При расчёте данной фермы обычно возникает трудность, от лени проектировщиков, с расчётом узла примыкания решётки к поясу. Есть в СП 294.1325800.2017СП 16.3330.2011 точный алгоритм расчёта, но он весьма ёмкий. Лень проектировщика в том что бы разобраться с расчётом. Есть программы которые это дело считают, но могу сказать что между ними есть отличия, хотя в том что они разработаны по разным рекомендациям.

Проектировщики пользуются серией по типу Молодечно и стараются применять серийные фермы в проектах. Но бывает часто что необходимо сконструировать ферму с нестандартной геометрией и здесь включается у проектировщиков интуиция и творчество.

Фермы из круглой трубы

Не приходилось проектировать. да они чуть легче чем из серии Молодечно, но изготовление трудоёмкое. Изготавливать качественно их могут только мощные обеспеченные автоматикой заводы

Фермы из ЛСТК

Как-то поступило мне предложение спроектировать покрытие (пролет 18,0м) из ЛСТК. Заказчику промыли уши что мол легкие конструкции и тд. Я согласился — и мне пришлось поднимать материал на эту тему. начал делать расчеты и выходи что физически не хватает сечения самого большого профиля. Плюс ко всему, сейчас можно скачать рекомендации НИИ по проектированию конструкций из ЛСТК. В разделе ферм, там найдете что рекомендации применять фермы до 15,0м. Да ещё оптимальная геометрия — треугольная.

Вывод: фермы стальные легкие самые из ЛСТК в том случае, если у них оптимальный пролёт и есть возможность устанавливать с частным шагом. Такое применение возможно если такие фермы монтируются на существующие стены, или в летних сооружениях, где не нужно делать фундаментов. Основной эффект экономический это снижение массы на прогонах, так же на самом деле стропильная система легкая, просто потому, что если делать сварную конструкцию то по рекомендациям нужно брать стенку не менее 3мм (нормы), а здесь можно на болтах брать стенку 1,5мм.

Проектирование фермы из гнутых тонкостенных сечений имеет подводный камень — сложность расчётов. Вышло только недавно официальный российский документ по расчёту. И выходит что сам расчёт по объему раз в 5-10 может быть объемный. Автоматизированных программ халявных нет — проектируют интуитивно как умеют. Мне уже дважды предлагали посредники с предложением проектировать (заводы изготовители ищут исполнителей которые будут строго делать расчёты по СП 260.1325800.2016 Конструкции стальные тонкостенные )

Фермы из парных уголков

Классические фермы. Трудоёмкие в изготовлении, да тяжеловатые получаются. Если сейчас и вводят в проект, то только потому, что на них есть готовые серийные проекты. Суть чем проще тем лучше для проектировщика. Их применяются проектировщики старой закалки, которые сидят как правило в проектных организациях советского времени.

Фермы из двутавров

Проектировать пока не было возможности, но можно сказать, применяются при больших пролётах с большими нагрузками.

Фермы с поясами из двутавров и решёткой из профильной трубы

При больших нагрузках, можно спроектировать ферму из двутавров, но элементы решётки которые менее нагруженные, можно заменить на профильную трубу, для облегчения конструкции.

Виды деревянных ферм

Подобные конструкции могут использоваться не только при строительстве крыш, раньше, например, они использовались при строительстве мостов. Но, учитывая восприимчивость дерева к влаге и воздействию насекомых (несмотря на все защитные пропитки), в последнее время они используются главным образом именно для устройства крыши, или в качестве перекрытий между этажами в частном строительстве.

Что же касается классификации, то по назначению можно выделить:

  • деревянные стропильные фермы – их можно собрать на земле, а потом просто поднять и закрепить на уже почти готовом доме. Это очень удобно и сокращает время строительства;
  • фермы-перекрытия – в этом случае они используются в роли перекрытия между этажами.

На фото – заготовки для перекрытия

Есть определенные отличие и в форме конструкции, можно выделить такие типы как:

  • с параллельными поясами – используются для устройства перекрытия между этажами;

Обратите внимание! Этот тип может использоваться и при сооружении крыши с небольшим уклоном.

  • треугольные – при строительстве частных домов каркас крыши состоит из нескольких треугольных ферм, соединенных поверху деревянным брусом;
  • прямоугольные фермы могут использоваться для устройства крыши с небольшим уклоном;
  • возможны варианты с трапециевидным очертанием, а также с искривленным верхним поясом.

На схеме представлены разные варианты очертания верхнего пояса

Как правило, ферма из дерева изготавливается либо из деревянного бруса, либо из достаточно широких досок (если нагрузка будет главным образом вертикальной).

Но возможны и другие варианты:

  • при необходимости восприятия больших нагрузок могут использоваться комбинированные конструкции. В них, например, нижний пояс может быть изготовлен из стали, а остальные элементы – быть деревянными. Это позволит максимально снизить вес, а металл без проблем выдержит эксплуатационную нагрузку;
  • встречаются и фермы, изготовленные из фанерных труб. Главным преимуществом такого вида можно считать малый вес (даже по сравнению с аналогом из бруса или доски). Небольшая цена также может считаться преимуществом. Конечно, прочность таких сооружений несколько меньше, чем у аналогов, изготовленных из толстых брусьев, поэтому и используют их главным образом не в качестве несущих конструкций;

Схема узла из фанерных труб

  • фермы, в которых сочетается стеклопластик и дерево можно считать экзотикой, но они существуют. Стеклопластик довольно прочный, к тому же обладает малым весом, так что конструкция получается довольно прочной и легкой;
  • но чаще всего встречаются обычные конструкции, изготовленные из цельного либо клееного бруса, а также досок.

Из чего состоит ферма

По определению ферма — это строительная конструкция из жестких стержней, которые соединяются между собой в узлах и образуют геометрически неизменяемую систему. Единственная неизменяемая геометрическая фигура в системе координат — это треугольник, поэтому любая фермическая конструкция состоит из множества соединенных между собой треугольников.

Технические параметры ферм характеризуются следующими величинами:

  • Длина пролета — расстояние между двумя ближайшими опорными точками;
  • Панель нижнего пояса — расстояние между двумя смежными узлами на нижней продольной балке;
  • Панель верхнего пояса — расстояние между ближайшими двумя узлами на верхней продольной балке;
  • Высота — габаритный размер фермы с параллельными поясами по вертикали.
Читайте также  Футеровка печи

Если балка верхнего пояса расположена не параллельно балке нижнего пояса, то указывается два значения высоты Н1 и Н2. Измеряется от балки нижнего пояса, до самой нижней и самой верхней точки балки верхнего пояса.

На схеме показаны трапециевидная и параллельная фермы, а пояснение к чертежу написано ниже.

  1. Нижний пояс — продольная горизонтальная балка, которая связывает все соединительные узлы в нижней части фермической конструкции;
  2. Верхний пояс — продольная, наклонная или радиусная балка, связывающая все соединительные узлы в верхней части фермы;
  3. Стойки — вертикальные поперечные связи, которые соединяют все узлы нижнего и верхнего поясов. Воспринимают и распределяют по всей ферме основную нагрузку на сжатие;
  4. Раскосы — диагональные поперечные связи, соединяющие все узлы верхнего и нижнего поясов. Воспринимают нагрузку на сжатие и растяжение. Оптимальный угол наклона раскосов — 45°;

Непосредственное сварное соединение (а) и соединение через фасонку (б) в узлах фермы.

  1. Узлы — точки соединения вертикальных стоек и диагональных раскосов с горизонтальными балками нижнего и верхнего пояса фермы. В строительной механике условно принимаются как шарнирное сочленение;
  2. Узловые соединения. При изготовлении фермических конструкция применяется два способа соединения всех элементов в узлах:
  • Сварное соединение с непосредственным примыканием всех элементов друг к другу;
  • Болтовое или клепаное соединение — все пояса и решетки поперечных связей соединяются между собой при помощи фасонки из толстого листового металла.

На схеме показан расчет конструкции металлического навеса с прямоугольными и несимметричными треугольными фермами.

При изготовлении сварной фермы из тонкостенной стальной трубы или уголка, для сваривания элементов между собой также иногда применяются фасонки.

Разновидности фермических конструкций

Основное преимущество ферм перед сплошными балками — это высокая несущая способность при малом удельном весе и небольшом расходе материалов. По своему устройству и характеру распределения нагрузок, фермические конструкции делятся на два вида:

  1. Плоские фермы — это такие конструкции, в которых все стержни расположены в одной плоскости:
  • Направление вектора приложенной нагрузки должно совпадать с плоскостью расположения фермы:
  • Для противодействия боковым и сдвигающим нагрузкам плоские фермы нужно скреплять дополнительными продольными и диагональными связями.
  1. Пространственные фермы — собираются из набора стержней, которые ориентированы во всех трех плоскостях:
  • Они немного сложнее в изготовлении, но в то же время способны выдерживать одновременное воздействие вертикальных, горизонтальных и боковых нагрузок;
  • За счет этого пространственные металлические конструкции можно устанавливать без связей с другими конструкциями, поэтому их нередко используют для изготовления одиночных балок, опорных столбов, мачт и пр.

Пространственную конструкцию можно сварить из двух одинаковых плоских ферм.

В частном жилищном строительстве обычно используются плоские фермы, которые в свою очередь, также делятся на несколько видов:

  1. Полигональные фермы:
  • Для изготовления нижнего пояса используется одна сплошная балка, а верхний радиусный пояс собирается из нескольких прямых отрезков;
  • Полигональные стальные фермы применяются для строительства арочных ангаров или полукруглых навесов и козырьков с большой шириной пролета.
  1. Трапециевидные фермы:
  • Нижний пояс изготавливается из одной сплошной балки, а верхний — из двух наклонных;
  • Трапециевидная металлическая ферма чаще всего используется в промышленном строительстве при больших пролетах, поскольку способна выдерживать значительные весовые и ветровые нагрузки. Главный недостаток — большая высота.
  1. Параллельные или прямоугольные фермы:
  • Из названия понятно, что верхний и нижний пояса изготавливаются из двух параллельных балок, а очертание конструкции имеет прямоугольную форму;
  • Это наиболее распространённый вид ферм. Их несложно изготовить своими руками и они практически не имеют ограничения по использованию.
  1. Сегментные фермы:
  • Изготавливаются по аналогии полигональной конструкции, только для верхнего пояса используются не прямые балки, а цельный сегмент окружности;
  • Для изготовления сегментов я советую использовать прокатный станок для стальных труб;
  1. Симметричная треугольная ферма:
  • Изготавливаются в виде равнобедренного треугольника с вертикальными стойками и диагональными связями;
  • Применяются при строительстве двухскатной кровли, а наклонные балки верхнего пояса используются в качестве стропил.
  1. Несимметричные треугольные фермы:
  • Имеют похожую конструкцию, но изготавливаются в виде прямоугольного треугольника;
  • Применяются в качестве несущих стропильных ферм для односкатной наклонной кровли.

В домашнем строительстве чаще всего используются третий, пятый и шестой варианты.

Виды ферм из профильной трубы

Существует много различных образцов ферм, которые позволяют реализовывать самые разнообразные конструкторские решения.

  • Первой, и самой распространенной разновидностью являются треугольные формы металлоконструкции. Это классический вид заготовки, подходящий для сооружений разного рода предназначения. Для того чтобы подобрать оптимальное сечение труб в таком образце, необходимо учитывать характеристики дальнейшей эксплуатации конструкции, и ее номинальный вес. Также учитывается длина. Преимуществом таких изделий считается прочность, простота в монтаже и постоянное поступление естественного освещения через треугольные каркасы.
  • Вторым по популярности является тип полигональных ферм из профильной трубы. Такая конфигурация незаменима в больших помещениях. Когда необходимо спроектировать большое здание или навес, именно полигональные изделия соответствуют всем требованиям. Единственным минусом таких сооружений считается сложность в их сваривании. Несмотря на привычный угол наклона, необходимо использовать определенный принцип и технику сваривания. А это не подходит для облегченных конструкций.
  • По характеристикам прочности не уступает предыдущим типам и ферма, имеющая параллельные пояса. Отличительной особенностью такой металлоконструкции является то, что все стержни, решетки и пояса у нее одинаковой длины. Она считается самой простой в расчетах.
  • Также надежный вид фермы – односкатная трапециевидной формы. Такие фермы опираются на колонны. По своим характеристикам жесткости данному типу нет равных.

Особенности конструкции

Портальные фермы применяются исключительно для двускатных крыш и изготавливаются из профильных металлических труб. К преимуществам таких конструкций относят высокую прочность каркаса и ее долговечность. Сравнительно с балками перекрытий строительство ферм обходится дешевле и быстрее.

Металлические фермы могут приобретать разные формы, благодаря чему объекты, в которых применяют такие конструкции обладают нестандартным дизайном. В зависимости от размера и конструкции фермы можно корректировать не только ее очертания, но и несущую способность.

Портальные фермы применяются для возведения промышленных объектов: ангаров, складских помещений, сельскохозяйственных построек, а также крытых рынков, торговых комплексов и других сооружений коммерческого характера. Данный вид ферм используется и при монтаже декораций, сцен, павильонов и тентов.

Компания ООО «МДМ-Технология» осуществляет полный цикл производства металлических ферм, начиная от создания макета и заканчивая монтажом готовых конструкций.

Начиная с 2004 года, наша компания специализируется на производстве алюминиевых ферм. Мы изготавливаем широкий перечень фермовых конструкций и можем предложить практически любые виды ферм со следующими техническими характеристиками:

  • Материл изготовления — сплав алюминия АД35 Т1, отвечающий ГОСТ 14806-80;
  • Длина отдельного сегмента — от 0,5 до 3 м, с шагом 0,5 м;
  • Диаметр основной трубы — от 50 до 60 мм;
  • Диаметр труб раскосов — от 12 до 25 мм;
  • Толщина алюминиевых труб — от 1,5 до 4 мм;
  • Сварка производится по специальной технологии REHM INVERTIG в среде аргона на оригинальном сварочном оборудовании.
Читайте также  Портьеры на люверсах

У нас вы можете приобрести алюминиевые фермы от производителя, а это дает дополнительные гарантии качества, так как мы сами контролируем всю технологическую производственную цепочку.

Будущее вертикальных ферм

Известный идеолог вертикальных ферм Диксон Депомье утверждает, что если бы каждый город на Земле производил 10% потребляемых продуктов внутри зданий, мы бы смогли вернуть лесу 880 тыс. кв. км пахотных земель. Для сравнения — в ходе лесных пожаров в Сибири в 2019 году пострадали от 30 до 55 тыс. кв. км.

Это громкое утверждение, видимо, не берет в расчет текущую стоимость вертикальных ферм и их потребности в энергии. По некоторым подсчетам, стоимость буханки хлеба, полученного из выращенной на такой ферме пшеницы, при сегодняшних затратах составит порядка $15 или более 1 тыс. руб.

Вместе с тем, вертикальные фермы уже меняют образ мегаполисов. Стремление к гармонии с природой и экологическое сознание оказывают значительное влияние на стиль жизни современных горожан и создают запрос на иную городскую среду. И у брендов вертикальных ферм, которые смогут удовлетворить этот запрос, есть шанс найти немало клиентов, которые захотят приобщиться к городскому фермерству. Текущие тренды позволяют предположить, что в скором времени многие захотят не только питаться более здоровой пищей, но и участвовать в ее производстве наравне со своими соседями. «Бренды единства», которые предложат им зеленые фермы, станут полноправными участниками в строительстве нового будущего.

В России, к слову, в 2020 году наконец разрешили использовать крыши жилых домов для озеленения. Возможно, что и там будут использоваться технологии вертикальных ферм.

Подписывайтесь на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.