Металлические фермы из профильной трубы

Применяются во время строительства зданий и сооружений различного назначения, различаются по линейным размерам, инженерным особенностям конструкции и физическим характеристикам профиля.

Виды используемых труб и конструктивные элементы металлических ферм

Металлические фермы изготавливаются из профильных труб, технические параметры и сортамент отвечают требованиям ГОСТ 8645-68 (прямоугольные) и ГОСТ 8639-82 (квадратные) и ГОСТ 8642-68 (овальные). Прокат делается из конструкционных углеродистых сталей обыкновенного качества. Технология допускает использование прокатных станов горячего и холодного изготовления. При необходимости возможно применение низколегированных марок сталей – улучшаются физические характеристики изделий.

В зависимости от инженерных решений фермы бывают:

• портальными;
• двухшарнирными портальными:
• портальными с защемлением;
• арочными;
• фермами-балками;
• шедовыми.

С учетом вида фермы перекрытия могут быть односкатными и двухскатными.

Преимущества конструкций

Благодаря схеме нагруженных и ненагруженных элементов фермы из металлической трубы обладают рядом преимуществ перед другими используемыми типами устройства кровель и стропильных систем.

1. Самые большие показатели несущих характеристик в расчете на единицу веса. Обеспечиваются за счет физических свойств легкого тонкостенного профиля и оптимального распределения нагрузок по каркасу, стойкам и раскосам. Во время расчетов изменяются расстояния и углы наклона элементов для уменьшения нагрузок на изгиб и кручение, расчет металлической фермы выполняется по максимально возможным нагрузкам, возникающим во время эксплуатации.
2. Быстрота монтажа. Большинство ферм поставляется на строительные площадки в собранном виде, во время строительства выполняются только монтажные работы.
3. Минимальная стоимость. За счет оптимальных инженерных конструкционных схем удается заметно снизить расход дорогостоящего металла. Кроме того, небольшая масса стропильной системы понижает нагрузки на фундаменты, во время строительства зданий есть возможность пользоваться дешевыми столбчатыми или мелкоуглубленными ленточными вариантами.
4. Технологичность. Для изготовления конструкций нет надобности использовать сложное оборудование. Все операции выполняются обыкновенными гибочными станками и резаками. Соединение отдельных элементов в единую конструкцию выполняется сваркой (неразборный вариант) или болтовыми соединениями (разборный вариант). При необходимости есть возможность быстро заменить отдельные конструкции, потерявшиеся первоначальные несущие характеристики или усилить фермы за счет установки дополнительных стоек или раскосов.
5. Длительный срок эксплуатации. При условии соблюдения нанесение антикоррозионных покрытий фермы могут эксплуатироваться не менее пятидесяти лет. Наша компания покупает прокат только у известных производителей, каждая партия имеет сертификат соответствия качества действующим государственным стандартам и отраслевым нормам.

Здания и конструкции из металлических ферм быстро монтируются, на полный цикл в зависимости от размеров, сложности и готовности строительной площадки требуется 1–3 месяца. При необходимости такие конструкции демонтируются и переносятся на другое место. При этом фермы из профильной трубы разборного типа не теряют первоначальных свойств и не требуют предварительной предмонтажной подготовки к повторному использованию.
Сферы использования ферм

1. Промышленные здания. Почти не существует ограничений по размерам, в случае необходимости проектируются дополнительные вертикальные опорные стойки или сложная крыша. Могут применяться как временные производственные помещения на период строительства капитальных, в дальнейшем демонтируются или перепрофилируются.
2. Сельскохозяйственные помещения. С их помощью строятся ангары для хранения зерна или иных сельхозпродуктов, навесы для техники, животноводческие и птицеводческие помещения.
3. Спортивные и концертные залы. При необходимости предусматривается обустройство теплых перекрытий – обеспечивается в помещениях благоприятный микроклимат.
4. В мелком бизнесе. Торговые площадки, магазины, авторемонтные мастерские, склад временного хранения небольших партий товаров и т. д.
5. В индивидуальном строительстве. Накрытия над бассейнами и спортивными площадками, элементы зимних садов, веранд и иных пристроек.

Алгоритм расчетов

Фермы рассчитываются с четом линейных размеров, особенностей конструкции, ветровых и снеговых нагрузок. Перед тем как рассчитать ферму, нужно изучить состав технического задания, в котором указывается:

1. Нагрузки. Имеются в виду постоянные и временные. К постоянным относится вес самих ферм и кровли. К переменным относятся ветровые, снежные и вес строительных рабочих, пребывающих на фермах во время монтажа. Ветровые и снежные нагрузки подбираются по справочникам в зависимости от климатической зоны расположения сооружения. Во время расчетов в обязательном порядке применяется коэффициент запаса прочности, зависящий от важности сооружения. Чем выше снеговые нагрузки, тем больше предусматривается уклон скатов. Проектирование металлических ферм осуществляется с учетом всех возможных нагрузок, возникающих во время эксплуатации.
2.  Способ соединения отдельных элементов. Заказчик указывает, какие именно ему требуются фермы: неразборные или разборные. В зависимости от полученных данных наши специалисты рассчитают узлы на болтовых соединениях или сварочных швах. Большие по размерам фермы могут иметь комбинированное соединение. Часть элементов приваривается к рамам, а сами рамы между собой соединяются болтами.
3. Технологическая готовность. Типовая ферма должна поставляться на строительную площадку в полностью собранном виде, допускается частичная сборка перед монтажными работами.

Расчеты выполняются по каждому элементу и узлу, могут выполняться только специалистами с высшим техническим образованием и компаниями, имеющими государственную лицензию на право проведения таких работ. Они знают, как рассчитать ферму с учетом требования, сделать ее безопасной в эксплуатации и гарантировать устойчивость при пиковых нагрузках. После изучения технических требований специалисты действуют в такой очередности:

1. Подбирают оптимальную схему фермы, определяют контуры несущих поясов. На этом же этапе учитываются фактические постоянные и временные нагрузки. Во время работ применяются данные таблиц СНиПов и требования государственных стандартов к несущим конструкциям. Если высота снега существенная, то предусматривается двускатная ферма. Конкретный тип фундамента влияет на выбор схемы, данные должны согласовываться с назначением помещения и имеющейся проектно-сметной документацией.
2. Выбор линейных размеров и конфигурации ферм. Длина и высота ферм и номенклатура проката подбирается по требованиям обеспечения несущих характеристик с минимальным количеством металла. При этом во время расчетов используются значения нагрузок, возникающих в каждом узле. Сила и направления нагрузок может изменяться в зависимости от условий работы, конструкция устойчива в любых условиях.
3. Расчет специальных элементов. Если пролет фермы из металлической трубы имеет нестандартные значения, то по каждому элементу делаются отдельные расчеты.
4. Если пролет металлической фермы превышает 36 метров, то необходимо отдельно рассчитывать предельный подъем (обратный выгиб конструкции) для увеличения выдерживаемых нагрузок.

Стропильные фермы рассчитываются статическим методом по способу простых сечений, рассекающих по три связи, которые не пересекаются в одной точке и не являются параллельными. В результате должны стать известными опорные реакции всех усилий в стержнях фермы из профильной трубы. Все внешние нагрузки действуют лишь в узлах, весом материала можно пренебрегать в связи с незначительными показателями по отношению к воспринимаемым нагрузкам. Имеется в виду, что на каждый стержень фермы по концам действуют только две силы вдоль оси, элементы работают только на сжатие или растяжение.

Стержни рассчитываются по способу простых сечений, способу простых проекций и способу моментной точки. В первом варианте на чертеже узел заменяется направлениями действующих усилий. Они связаны между собой и с внешними нагрузками посредством элементарных уравнений равновесия. Во втором варианте стропильные фермы рассекаются на несколько частей, равновесие каждой рассматривается по отдельности. Воздействие отброшенной части на оставшуюся отображается усилиями в стержнях. При расчете по методу моментной точки составляется уравнение равновесия конструкции в виде суммы всех моментов, действующих в данной точке. Расчет металлической фермы для искомого усилия – точка пересечения двух попавших в сечение усилий.

С учетом стандартных данных стропильные фермы имеют число стержней на три меньше, чем удвоенное количество узлов (K=2n-3). Для гарантирования геометрической устойчивости необходимо, чтобы количество связей было достаточным и они правильно размещались по длине. При этом каждый отдельный узел должен иметь две степени свободы и перемещаться в вертикальном и горизонтальном направлениях. Если этого не предусматривается, то такие треугольные фермы называются жестким диском и рассчитываются по иной методике. Примером треугольной фермы является ферма Полонсо.

Цель статического расчета – нахождение усилий и реакций в стержнях. Составляются уравнения равновесия по каждому узлу и определяется сила и направления противодействия.

Аналитический расчет фермы из профильной трубы делает по методу вырезания узлов. Принимается за исходные данные, что если вся ферма Полонсо находится в равновесии, то в таком же состоянии пребывает и каждый ее узел. Достоинства аналитического расчета фермы – простота и универсальность. Недостаток – стропильные фермы сложно контролировать по каждому узлу, возможно нарастание количества ошибок.

Во время расчетов фермы классифицируются по типу решеток, количеству поясов, типу опираний концов фермы из профильной трубы на вертикальные опоры здания, способу формирования возникающих усилий в стержнях, уровню езды, назначению и т. д. Большое разнообразие конструктивных решений затрудняет проведение полной и однозначной классификации. В связи с этим стропильные фермы разделяются по нескольким наиболее важным признакам.

После определения действующих усилий во всех узлах подбирается сортамент проката по его техническим параметрам. Коэффициент запаса прочности учитывает назначение сооружения и ответственность конструкции. За пример берется ферма Полонсо, для более сложных случаев выбирается свой прототип. Типовые данные имеет ферма пролетом 25 метров, все что длиннее, подлежит индивидуальным расчетам.

Арочная ферма предварительно разбивается на отдельные участки, по ним делается расчет. Общая конструкция рассчитывается как сумма всех действующих нагрузок и противодействий по каждому узлу. Такие расчеты более сложные и требуют увеличенного времени.

Как мы изготавливаем фермы

После завершения расчетов документация передается технологам сборочного цеха для разработки рабочих чертежей и составления поэтапного плана изготовления. Технологи учитывают производственные возможности и характеристики имеющегося оборудования. Одновременно составляется спецификация и прописывается очередность работ. На основании технической документации выполняется изготовление металлических ферм.

Заготовки для каждой фермы могут изготавливаться индивидуально или в массовом количестве в зависимости от особенностей, которые имеют стропильные фермы и величины заказа. Наличие высокоточных станков позволяет получать готовые к использованию заготовки – значительно уменьшается расход материалов, снижается себестоимость производства и отпускная цена продукции. При необходимости может делаться выборочная проверка прочности наиболее ответственных узлов, при обнаружении отклонений от документации принимается комплекс технических мероприятий по их устранению.

Изготовление металлических ферм и сборка отдельных элементов в единую конструкцию производится на основании технологической схемы, на каждом этапе выполняется контроль качества. Сварные швы наносятся новым оборудованием профессиональными специалистами, за счет этого их прочность достигает 85% прочности основного металла. В некоторых случаях металлические фермы из квадратных труб собираются на специально изготовленном шаблоне – исключаются отклонение от размеров, увеличивается производительность труда. Кроме того, такие фермы полностью готовы к финишному монтажу без необходимости подгонки размеров.

Заключительный этап – защита металлических поверхностей от коррозионных процессов. Для покрытий мы применяем современные устойчивые краски, имеющие повышенный коэффициент адгезии к металлу, высокую механическую прочность и пластичность. Такие характеристики исключают появления на поверхности покрытий микротрещин, служащих местом проникновения влаги.

При желании потребителей на каждую партию выдается спецификация, стропильные фермы имеют обозначения разъемных деталей. Дается краткое описание рекомендованной технологии сборки конструкции.
Как оформить заказДля подачи заявки и технических требований на проектирование металлических ферм нужно связаться с ответственным представителем нашей компании. Он дает первичные консультации по оформлению договора, уточняет исходные данные, количество и сроки исполнения заказ. Только после согласования всех нюансов и заключения договора сотрудники компании приступают к непосредственному выполнению работ.

Большой опыт, профессиональные кадры и современная производственная база позволяют нам гарантировать не только качество, но и своевременность выполнения всех пунктов договора. Доставка продукции в зависимости от пожеланий может осуществляться самовывозом или транспортом компании.