Интернет-магазин 
Металлические фермы для частного строительства
Прочные металлические фермы применяются в строительстве частных домов и промышленных зданий, а также в возведении складских помещений, спортивных сооружений, торговых комплексов и павильонов для выставок, а ещё для строительства офисных многоэтажных зданий. Что неудивительно, ведь металлические фермы особенно хороши, когда нужно перекрывать большие пролеты.
Фермы из металлической трубы обладают следующими характеристиками:
- Устойчивость к деформациям при высоких нагрузках.
- Небольшой вес благодаря полым элементам.
- Возможность возведения безопасных сложных конструкций без потери прочности.
- Высокая пожаробезопасность.
- Долговечность, прочность и надёжность.
Виды ферм для разных задач
Давайте рассмотрим некоторые формы металлических ферм.
- Параллельные – самые простые фермы, для их изготовления используются одинаковые детали.
- В классических арочных фермах нижний и верхний пояс имеют вид дуги, а пояса соединены между собой ребрами жёсткости. Разные виды такой арки отличаются между собой радиусом. А сам радиус определяют такими внешними ограничителями, как размеры стропильной системы, запланированный вами дизайн крыши и сложность её конструкции.
- Треугольные односкатные чаще всего используются для устройства крыши с крутыми скатами.
- Треугольные двускатные подходят для крыш с крутыми скатами, но оставляют после производства немалую долю отходов.
- Полигональные хорошо подходят для кровли из тяжёлого настила, но их сложно монтировать.
- Трапецеидальные подобны полигональным, но с более упрощённой конструкцией.
- Сегментные подходят для зданий со светопропускающей кровлей, но они самые сложные в производстве. Чтобы их изготовить, делают дугообразные элементы с точной геометрией, которая позволяет равномерно распределять нагрузку.
Архитектура металлической фермы: элементы, узлы и напряжение
Итак, металлическая ферма – это сварная или сборная система труб и жёстких крепёжных узлов. Состоит такая конструкция из определённых элементов:
- Пояса, верхний и нижний, которые служат каркасом.
- Решетки, которая связывает оба уровня.
- Стоек, которые смонтированы перпендикулярно к поясу.
- Раскосов, которые присоединены под углом к нижнему и верхнему уровню.
- Шпренгеля – вспомогательного раскоса.
- Узел – это точка, в которой сходится сразу несколько стержней. Здесь трубы соединяют при помощи фасонки – специального металлического листа.
- Панель – это расстояние между соседними узлами, а пролет – расстояние между опорами стропильных систем.
Обычно верхний пояс металлической фермы изготавливают из профильной трубы, двутавровых балок, уголков или швеллеров с применением фланцевого соединения. Нижний – из этих же материалов. А внутренние стойки и раскосы изготавливают из круглой трубы, уголка или профильной трубы.
Решётки внутри фермы располагают по самым разным схемам, и все они продиктованы исключительно практическими соображениями. Чем больше поперечных элементов, тем прочнее сама конструкция, и тем дороже она обходится (материала-то уходит больше!).
Внутренний рисунок металлической фермы подбирают в зависимости от конструктивных требований и планируемого уровня нагрузок. И выбранный тип обрешётки влияет на вес конструкции, её внешний вид, трудоёмкость и бюджет на изготовление самой металлической фермы.
Давайте рассмотрим стандартные виды внутренних решёток металлических ферм:
- Меньше всего узлов в треугольной решётке, которая чаще всего встречается в параллельной и трапециевидной ферме. Причем такая решётка считается наиболее экономной, так как у неё минимальная суммарная длина стержней.
- Шпренгельная решётка нужна там, где основная нагрузка приходится на верхний пояс. А потому её используют, когда нужно сохранить расстояние между прогонами.
- Раскосную ферму делают, когда стойкам приходится противостоять большим усилиям.
- Крестовая разновидность нужна для каркасов, в которых расчётная нагрузка идёт сразу в обоих направлениях.
- Перекрестная решётка нужна для ферм, которые делают из тавров.
- Полураскосная и ромбическая решётка нужна для ферм с такой большой высотой, как при создании мостов и мачт. Такие рамы получаются с высокой жёсткостью благодаря двум системам раскосов.
Кровельные металлические фермы, в свою очередь, бывают двускатные, односкатные и прямые. За счёт ребер жёсткости металлические фермы не деформируются даже на больших пролетах, хотя с виду довольно хрупкие.
Также металлические фермы делят на виды по количеству поясов. Это плоские фермы, где узлы и стержни находятся в одной плоскости, и пространственные, более сложные, в которых пояса находятся в параллельных плоскостях.
Проектирование ферм для крыши дома
Итак, давайте рассмотрим: как точно рассчитать ферму для навеса или более солидной постройки так, чтобы вы не закупили слишком много материала и правильно просчитали прочность.
В типовых проектах разработаны фермы с подходящими сечениями элементов для конкретного случая. В таких проектах указывают оптимальный шаг ферм, максимально допустимую нагрузку, типовые узлы кровельного пирога и примыканий и многое другое. Можно проконсультироваться насчёт выбранной схемы с опытным мастером, а затем уже перейти к реализации.
Если вы решили справиться самостоятельно, тогда первым делом составьте схему будущей металлической фермы. Определите, какие контуры у неё будут, необходимо ли пространство под потолком, какое будет кровельное покрытие.
Высота металлической фермы зависит от типа кровельного материала, её веса, угла наклона и возможности перемещения самой фермы.
Нормативные документы
Итак, фермы должны соответствовать таким государственным стандартам:
- ГОСТ 23118-99 (об общих ТУ для конструкций из стали).
- ГОСТ 23119-78 (о требованиях к производству ферм, когда нужна сварка уголков).
- ГОСТ 23119-78 (о ТУ на производство металлических ферм, сварка профильных труб).
Чтобы правильно спроектировать металлическую ферму, вам понадобится информация из таких источников:
СНиП, II-23-81 (о стальных конструкциях) и его актуализированная редакция в СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции» , и СНиП 2.01.07-85 (о нагрузках и воздействиях) - СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия.
Такие фермы нужно рассчитывать максимально точно, чтобы те смогли выдержать все силы стихий и сами по себе не создавали ненужной нагрузки на фундамент.
Для этого учитывают такие факторы:
- Постоянные нагрузки, как вес кровельного покрытия.
- Периодические нагрузки, как переменчивая погода, ураганы и даже смерч.
- Дополнительные нагрузки, как снеговые и ветровые, а также вес человека, который может находиться на кровле во время ремонтных работ и чистки снега.
Чем больше высота фермы, тем выше её несущая способность. Также на несущую способность влияют ребра жёсткости – чем их больше, тем крепче сама ферма. Но тем она тяжелее и дороже обходится.
К слову, самые легкие металлические фермы получаются, когда их высота равна 1/7 или 1/9 длины пролета. Дополнительно их облегчают специальной решёткой, в которой усилие по сжатию принимается короткими стойками.
Расчёт высоты и длины фермы
При проектировании изготовлении металлических ферм важно необходимо выполнить некоторые пункты расчета металлической фермы:
- Шаг 1. Определите ширину пролета в постройке. Выберите форму крыши и угол ската, учитывая минимальный и максимальный углы наклона для предполагаемого покрытия.
- Шаг 2. Определитесь со схемой внутренней решетки с учетом предполагаемого уровня нагрузки на ферму.
- Шаг 3. Рассчитайте размер каркаса и то, будете ли собирать его или варить самостоятельно, или же закажете.
- Шаг 4. Чтобы рассчитать оптимальную высоту металлических ферм, примените такие формулы (L – длина фермы):
Н=1/4∙ L либо Н=1/5∙ L, если рама треугольной формы
Н=1/8∙ L, если параллельная, трапецеидальная или полигональная. При этом сам уклон верхнего пояса должен быть 1/8∙ L или 1/12∙ L.
Теперь определяем размеры панелей. Напомним, что панель – это расстояние между стойками, которую передают всю нагрузку. Причем угол раскоса у разных ферм – разный, и панели им отвечают. Например, в ферме с решеткой треугольной формы такой угол составляет 45 градусов, а с раскосной решеткой – 35 градусов.
И, наконец, определяем угол расстановки раскосов, который должен составлять от 35 до 50 градусов, идеально, если 45.
Подбор параметров фермы
Подбирают нужную конструкцию фермы, исходя из формы чердачного перекрытия, угла наклона крыши и нужная длина пролета.
Так, наиболее практичной для кровли жилого дома считается ферма треугольной формы, которая будет иметь высоту около пятой части длины пролета.
Если же длина пролета будет значительной, от 14 до 20 метров, отдайте предпочтение конструкции с идущими вниз раскосами. При этом верхняя часть фермы должна иметь панель длиной от 1,5 до 2,5 метров. Так, оба пояса конструкции будет иметь четное количество панелей.
Такие фермы позволят избежать длинных раскосов, что поможет сопротивляться продольному изгибу. Хотя обычно для этого приходится делать большое сечение, утяжеляющее всю конструкцию в несколько раз. При этом верхняя часть фермы разбивается на двенадцать или шестнадцать панелей, по 2-2,75 метра.
Но иногда потолок крыши планируется геометрически сложным. В таком случае его среднюю часть приподнимают над опорами или же используют те же фермы Полонсо. Да, такой вариант немного сложнее обычной треугольной формы, но мы уверены, что вы справитесь.
Если даже фермы Полонсо не подходят, т.к. высота потолка от опор планируется быть еще выше, тогда ставят многоугольные металлические фермы, в которых поднят нижний пояс. Так, чтобы увеличить высоту конструкции до 0,23 длины пролета, расположенный внизу пояс делают ломаным.
При угле кровли 6-15° ставят трапециевидные или асимметричные фермы. Если же вы хотите получить красивую внешнюю форму, но при этом ровный потолок, тогда лучше выбрать сегментную.
Тем более что на нее израсходуется намного меньше материала. И эффективность сегментной формы растет с удлинением пролета.
Как сделать такую ферму самостоятельно
Такие металлические фермы сегодня есть возможность заказать на заводе, уже в готовом виде, или же изготовить самостоятельно.
Итак, делают их из таких материалов:
- Алюминиевые профили легки и подходят для устройства крыши с легким покрытием. Стоить они будут значительно дороже аналогов из обычной стали.
- Металлические круглые и профильные трубы радуют большим выбором сечения, толщиной стенок и состава сплава. Такие фермы подходят для создания крыши любой задумки и сложности.
- Тавровый прокат и швеллер подходят для устройства крыш с особыми нагрузками. Для частного домостроения такие фермы используются редко ввиду их значительного веса.
- Из металлического уголка или ЛСТК собирают более простые и облегченные конструкции. Такие фермы подходят для навеса и строительства хозяйственных помещений.
Хотя справедливости ради заметим, что именно из уголка сегодня строят вполне прочные двускатные крыши для летнего домика или гаража. Если, конечно, в вашем регионе не выпадает слишком много снега. Фермы из ЛСТК сегодня активно устанавливают на каркасных домах.
Еще один вид металлических ферм – изготовленные из трубы некруглого сечения. Это овальная, квадратная или прямоугольная форма в разрезе. Такие трубы производят из стали 09Г2С, Ст3СП и нержавейки. Изначально форма такой трубы получается круглой, и только потом ее деформируют холодным или горячим методом в квадратный или другого вида профиль.
Сама форма трубы напрямую влияет на область применения таких ферм. Так, плоскоовальные – самые гибкие, и из них получаются сложные фермы красивых форм. А трубы квадратной и прямоугольной формы идеальны для крепления на плоской поверхности.
Для изготовления металлических ферм используют два вида профильных труб: горячекатаные и гнутые. Горячекатаные изготавливают из ленты толщиной от 0,5 до 5 мм, с сечением в виде прямоугольника или квадрата.
Для обустройства металлических ферм, вместо профильной трубы, также подходит швеллер – балки в виде буквы П, тавр в виде Т и уголок в виде буквы Г. Но среди всех этих конструкций профильные фермы по весу намного легче. Еще одно преимущество – при помощи сварки всю эту конструкцию удобно собирать прямо на месте.
Сегодня удобно заказывать сборные конструкции или собирать их еще на земле. Тогда на саму крышу их поднимают уже в готовом виде. Собирать их следует строго по детализированным чертежам от завода.
Саму заводскую ферму изготавливают из таких элементов, как стойки, раскосы и пояса. И хорошо, если во всех этих элементах заранее проделаны монтажные отверстия. Если нет, тогда детали соединяют между собой способом прихватки или при помощи струбцин.
Монтаж металлических ферм
У монтажа ферм на разные основания – свои особенности. Так, на кирпичные стены и железобетонные колонны их устанавливают на анкерные болты.
Устанавливать металлические фермы следует на колонны, которые предварительно прочно закреплены и зацементированы на основании. А поднимать их удобнее при помощи автокрана со стрелой, хотя при относительно небольшом весе с ними вполне справляются трое-четверо человек.
Схема такова: сначала двое-трое человек поднимают один конец фермы, надежно его фиксируют на стене, затем – второй.сКонечно, фермы побольше, для другого рода строительства, поднять способна только специальна техника.сПри этом фермы сначала крепят временными соединениями, а потом – постоянными.
А вот в случае с промышленной постройкой, фермы следует монтировать на подстропильные металлические конструкции, которые служат связующими элементами для опорных колонн. Сама длина пролетов в этом случае составляет от 20 до 35 метров. Это – все те же фермы Полонсо, которые состоят из двух ферм треугольной формы, соединенных между собой затяжкой.
По окончании монтажа металлическую ферму по желанию окрашивают в любой выбранный цвет.
Данная информация носит исключительно информационный (ознакомительный) характер и не является рекомендацией.
