Фермы – это элементы конструкций, которые, восприняв нагрузку в пролете, передают ее на опоры. Стропильные фермы металлические имеют вид решетчатой сквозной конструкции, выполненной из прямоугольных стержней, «собранных» друг с другом в узлы. Выбор их конструкции для конкретной крыши определяет расположение чердачного перекрытия, уклон кровли и необходимая длина пролета.
Стропильные фермы металлические в основном изготавливают из стальных профилей, чаще из уголка. Для более тяжелых конструкций профиль имеет тавровое или двутавровое сечение, а для гидротехнических сооружений – круглое, профильная труба. Стальная стропильная ферма широко используется в конструкциях для покрытия и перекрытия зданий, чаще с шириной пролетов больше 24 м.
Конструкция из металла
Прочность и жесткость этих элементов несущей конструкции обеспечивает их форма. Классический вариант металлической фермы состоит из прутьев – два параллельных и еще между ними, сваренные зигзагообразно. Благодаря такой компоновке даже при относительно малом расходе материала сопротивляемость конструкции из металла повышается.
Основные конструктивные элементы:
- пояса, верхний и нижний,образующие контур;
- решетка, собранная из раскосов и стоек.
Узловое соединение элементов выполняют непосредственным примыканием одного к другому. Стержни решетки фиксируют к поясам либо сваркой, либо посредством фасонных элементов. Помимо стропильных могут быть и подстропильные. Их используют как опоры для несущих конструкций и перекрытий, если расстояние между колоннами превышает шаг балок или у колонн неодинаковый шаг.
Виды: по поясам и решеткам
Их классифицируют по геометрии поясов и типу решетки.
По очертанию пояса
- с параллельными поясами – имеют достаточно конструктивных преимуществ. Наибольшая повторяемость деталей, связанная с равными длинами стержней для поясов и решетки, одной и той же схемой узлов, минимальным количеством стыков поясов, позволяет унифицировать конструкции, что дает возможность индустриализации их производства. Они оптимальны для мягких кровель.
- трапецеидальные (односкатные) – в сопряжении с колоннами дает возможность устраивать жесткие узлы рам, повышающих жесткость здания. В середине пролета на решетке этих ферм нет длинных стержней. Для них не требуются большие уклоны.
- полигональные – подходят для тяжелых строений, используемых для больших пролетов, при этом они дают существенную экономию стали. Полигональное очертание для легких вариантов нерационально, поскольку получение незначительно экономии несоизмеримо с усложнением конструкции.
- треугольные – обычно их используют для крутых крыш или, исходя из условий эксплуатации здания или вида кровельного материала. Хотя они просты в исполнении, однако имеют определенные конструктивные недостатки, скажем, сложность острого опорного узла, повышенный расход материалов при изготовлении слишком длинных стержней в центральной части решетки. Использование треугольных систем в ряде случаев обязательно, например, в строениях, где необходимо обеспечить с одной стороны значительный и равномерный приток естественного света.
Системы решетки
- треугольная – самая эффективная в случае параллельных поясов и трапецеидального очертания, возможно их использование в системе с треугольным очертанием;
- раскосная – раскосы, самые длинные элементы, должны быть растянутыми, стойки же, наоборот, сжатыми. Такая решетка по сравнению с треугольной более трудоемка и имеет больший расход материала;
- специальные – шпренгельные, крестовые и другие.
Расчет треугольной фермы и его особенности
При расчете учитываются требования СНиП по «Стальным конструкциям» и «Нагрузкам и воздействиям». Грамотно рассчитать стропильные системы из металла можно только при наличии специальных знаний. При этом учитываются многочисленные факторы, поэтому проектировщики, как правило, обращаются при расчетах к помощи специальных программ.
Что же лежит в основе расчетов треугольной фермы: пример
Фермы находятся под постоянным воздействием таких нагрузок, как вес кровли, фонарей, подвесных водосточных систем, вентиляторов, собственный вес несущей конструкции и других. К временным нагрузкам относят давление ветра, снега, вес людей, находящихся на крыше, подвесного транспорта.
Принимаются во внимание также особые или периодические нагрузки, типа сейсмических, урагана и т. д.
Изготовление и соединение элементов
- Сборка. Собирают их поэтапно из деталей на прихватках.
- Связку поясов производят, используя один или два спаренных уголка:
- верхние пояса изготавливают из неравнобоких двух уголков, имеющих тавровое сечение, стыковку проводят по меньшим сторонам;
- для нижних поясов используют, соответственно, равнобокие уголки.
- Если элемент большой длины, применяют соединительные и накладные пластины. В случае нагрузок, образованных в границах ее панелей, используются парные швеллеры.
- Угол установки раскосов – 45°, а стоек – 90°. Для их изготовления применяют равнобокие уголки, скрепляя элементы посредством пластин. Уголки в сечении либо крестообразное, либо тавровые.
- Полностью сварные системы изготавливают с использованием тавр.
- Сварка. Когда сборка на прихватках закончена вручную или полуавтоматическим способом выполняют сварочные работы, после чего каждый шов зачищают.
- Окраска. В стропильной конструкции на завершающем этапе сверлят отверстия и покрывают ее антикоррозийными составами.
Некоторые правила устройства
Вид и конструкция металлических стропил во многом зависит от уклона кровли. Рассмотрим связь между уклоном кровли и устройством стропильных систем:
- 6–15° – ферма трапециевидной формы, высота 1/7– 1/9 ее длины. Для обустройства чердака либо ее стены должны иметь соответствующую высоту, либо проектируемая крыша должна иметь переломы у опор. Размер панелей нижнего и верхнего пояса должен быть одинаковым. Для облегчения используют решетку.
- 15–22°– высота конструкции из металла равна 1/7 длины, нижний пояс должен быть ломаным – это позволяет снизить вес по сравнению с обычной треугольной порядка 30%. При этом один пролет по длине не должен превышать 20 м.
- 22–30° – система треугольной формы, высота 1/3 длины. Поскольку вес ее получается относительно небольшим, опорой могут служить наружные стены, возведенные на небольшую высоту.
- При длине пролета в 14-20 м, в каждой ее половине должно быть четное количество панелей длиной 1,5-2,5 м. Оптимальным для такой длины считается восемь панелей.
- Если длина пролета больше (20–35 м) используют фермы Полонсо, две треугольные, соединенные затяжками. В этом случае длинные раскосы центральных панелей можно убрать и уменьшить тем самым вес. Верхний пояс разделяют в этом случае на 12-16 панелей по 2,0–2,75 м в длину.
Серия 1.263.2-4. Выпуск 1. Фермы пролетами 18, 21 и 24 м из прокатных уголков. Чертежи КМ (7,1 MiB, 6 228 hits)
1.263-2-4.1КМ-4 Схемы ферм с маркировкой узлов. Разбивка ферм на отправочные марки
1.263-2-4.1КМ-5 Схемы расположения ферм пролетом 18 м и связей
1.263-2-4.1КМ-6 Схемы расположения ферм пролетом 21 м и связей
1.263-2-4.1КМ-7 Схемы расположения ферм пролетом 24 м и связей
1.263-2-4.1КМ-8 Схема ферм с маркировкой элементов
1.263-2-4.1КМ-9 Сортамент ферм пролетом L=18 м и Н=1,2 м
1.263-2-4.1КМ-10 Сортамент ферм пролетом L=18 м и Н=1,8 м
1.263-2-4.1КМ-11 Сортамент ферм пролетом L=21 м и Н=1,8 м
1.263-2-4.1КМ-12 Сортамент ферм пролетом L=24 м и Н=1,8 м
1.263-2-4.1КМ-13 Схемы вертикальных связей В-1,В-2
1.263-2-4.1КМ-14 Узел 1
1.263-2-4.1КМ-15 Узел 2,3
1.263-2-4.1КМ-16 Узел 4
1.263-2-4.1КМ-17 Узел 5
1.263-2-4.1КМ-18 Узел 6
1.263-2-4.1КМ-19 Узел 7
1.263-2-4.1КМ-20 Узел 8
1.263-2-4.1КМ-21 Узел 9
1.263-2-4.1КМ-22 Узел 10
1.263-2-4.1КМ-23 Узел 11
1.263-2-4.1КМ-24 Узел 12-15
1.263-2-4.1КМ-25 Указание по расчету сварных швов узлов ферм
1.263-2-4.1КМ-26 Разметка отверстий по верхним поясам ферм для крепления связей
1.263-2-4.1КМ-27 Схема раскладки железобетонных плит и детали их приварки к поясам ферм
1.263-2-4.1КМ-28 Спецификация стали ферм пролетом 18 м
1.263-2-4.1КМ-29 Спецификация стали ферм пролетом 21 м
1.263-2-4.1КМ-30 Спецификация стали ферм пролетом 24 мДата добавления в базу:01.09.2013Дата актуализации:01.12.2013Дата введение:01.12.1982Доступно сейчас для просмотра:100% текста. Полная версия документа.Организации:Разработан: ЦНИИЭП им. Б.С. Мезенцева Госгражданстроя
Утвержден: Государственный комитет по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР 13.10.1982
Серия 1.263.2-4. Выпуск 2. Фермы пролетом 27, 30 и 36 м из прокатных уголков. Чертежи КМ (8,8 MiB, 3 596 hits)
1.263-2-4.2КМ-2 Схемы ферм с маркировкой узлов. Разбивка ферм на отправочные марки
1.263-2-4.2КМ-3 Схема расположения ферм пролетом 27 м и связей
1.263-2-4.2КМ-4 Схема расположения ферм пролетом 30 м и связей
1.263-2-4.2КМ-5 Схема расположения ферм пролетом 36 м и связей
1.263-2-4.2КМ-6 Схемы ферм с маркировкой элементов
1.263-2-4.2КМ-7 Сортамент ферм пролетом L=27 м; Н=1,8 м
1.263-2-4.2КМ-8 Сортамент ферм пролетом L=27 м; Н=2,1 м
1.263-2-4.2КМ-9 Сортамент ферм пролетом L=30 м; Н=1,8 м
1.263-2-4.2КМ-10 Сортамент ферм пролетом L=30 м; Н=2,1 м
1.263-2-4.2КМ-11 Сортамент ферм пролетом L=36 м; Н=2,1 м
1.263-2-4.2КМ-12 Сортамент ферм пролетом L=36 м; Н=2,4 м
1.263-2-4.2КМ-13 Схемы вертикальных связей В-1,В-2;В-3
1.263-2-4.2КМ-14 Узел 1
1.263-2-4.2КМ-15 Узел 2,3
1.263-2-4.2КМ-16 Узел 4
1.263-2-4.2КМ-17 Узел 5
1.263-2-4.2КМ-18 Узел 6
1.263-2-4.2КМ-19 Узел 7
1.263-2-4.2КМ-20 Узел 8
1.263-2-4.2КМ-21 Узел 9
1.263-2-4.2КМ-22 Узел 10-13
1.263-2-4.2КМ-23 Указание по расчету сварных швов в узлах ферм
1.263-2-4.2КМ-24 Разметка отверстий по верхним поясам ферм для крепления связей
1.263-2-4.2КМ-25 Схема раскладки железобетонных плит и детали их приварки к поясам ферм
1.263-2-4.2КМ-26 Спецификация стали ферм пролетом L=27 м;Н=1,8 м
1.263-2-4.2КМ-27 Спецификация стали ферм пролетом L=27 м;Н=2,1 м
1.263-2-4.2КМ-28 Спецификация стали ферм пролетом L=30 м;Н=1,8 м
1.263-2-4.2КМ-29 Спецификация стали ферм пролетом L=30 м;Н=2,1 м
1.263-2-4.2КМ-30 Спецификация стали ферм пролетом L=36 м;Н=2,1 м
1.263-2-4.2КМ-31 Спецификация стали ферм пролетом L=36 м;Н=2,4 мДата добавления в базу:01.09.2013Дата актуализации:01.12.2013Дата введение:01.03.1983Доступно сейчас для просмотра:100% текста. Полная версия документа.Организации:Разработан: ЦНИИЭП им. Б.С. Мезенцева Госгражданстроя
Принят: МАДИ Минвуза СССР (Московский автомобильно-дорожный институт)
Принят: Президент Российской Федерации
Принят: ЦИТП Госстроя СССР
Утвержден: Государственный комитет по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР 04.01.1983
Серия 1.263.2-4. Выпуск 3. Фермы пролетом 18, 21, 24, 27, 30 и 36 м из прокатных уголков под облегченную кровлю (11,6 MiB, 3 155 hits)
1.263-2-4.1КМ-2 Схемы ферм с маркировкой узлов. Разбивка ферм на отправочные марки
1.263-2-4.1КМ-3 Схема расположения ферм пролетом 18 м, прогонов и связей
1.263-2-4.1КМ-4 Схема расположения ферм пролетом 21 м, прогонов и связей
1.263-2-4.1КМ-5 Схемы расположения ферм пролетом 24 м, прогонов и связей
1.263-2-4.1КМ-6 Схемы расположения ферм пролетом 27 м, прогонов и связей
1.263-2-4.1КМ-7 Схемы расположения ферм пролетом 30 м, прогонов и связей
1.263-2-4.1КМ-8 Схемы расположения ферм пролетом 36 м, прогонов и связей
1.263-2-4.1КМ-9 Схема ферм с маркировкой элементов
1.263-2-4.1КМ-10 Сортамент ферм пролетом L=18 м; Н=1,2 м
1.263-2-4.1КМ-11 Сортамент ферм пролетом L=18 м; Н=1,8 м
1.263-2-4.1КМ-12 Сортамент ферм пролетом L=21 м; Н=1,8 м
1.263-2-4.1КМ-13 Сортамент ферм пролетом L=24 м; Н=1,8 м
1.263-2-4.1КМ-14 Сортамент ферм пролетом L=27 м; Н=1,8 м
1.263-2-4.1КМ-15 Сортамент ферм пролетом L=27 м; Н=2,1 м
1.263-2-4.1КМ-16 Сортамент ферм пролетом L=30 м; Н=1,8 м
1.263-2-4.1КМ-17 Сортамент ферм пролетом L=30 м; Н=2,1 м
1.263-2-4.1КМ-18 Сортамент ферм пролетом L=36 м; Н=2,1 м
1.263-2-4.1КМ-19 Сортамент ферм пролетом L=36 м; Н=2,4 м
1.263-2-4.1КМ-20 Схемы вертикальных связей В-1…В-4
1.263-2-4.1КМ-21 Узел 1
1.263-2-4.1КМ-22 Узел 2,3
1.263-2-4.1КМ-23 Узел 4
1.263-2-4.1КМ-24 Узел 5
1.263-2-4.1КМ-25 Узел 6
1.263-2-4.1КМ-26 Узел 7
1.263-2-4.1КМ-27 Узел 8
1.263-2-4.1КМ-28 Узел 9
1.263-2-4.1КМ-29 Узел 10
1.263-2-4.1КМ-30 Узел 11
1.263-2-4.1КМ-31 Узел 12-15
1.263-2-4.1КМ-32 Указание по расчету сварных швов узлов ферм
1.263-2-4.1КМ-33 Разметка отверстий по верхним поясам ферм L=18-24 м для крепления связей
1.263-2-4.1КМ-34 Разметка отверстий по верхним поясам ферм L=27-36 м для крепления связей
1.263-2-4.1КМ-35 Таблицы для выбора марок прогонов и профиля размеров настила
1.263-2-4.1КМ-36 Спецификация стали ферм пролетом L=18 м;Н=1,2 м;Н=1,8 м
1.263-2-4.1КМ-37 Спецификация стали ферм пролетом L=27 м;L=24 м;Н=1,8 м
1.263-2-4.1КМ-38 Спецификация стали ферм пролетом L=27 м;Н=1,8 м;Н=2,7 м
1.263-2-4.1КМ-39 Спецификация стали ферм пролетом L=30 м;Н=1,8 м;Н=2,1 м
1.263-2-4.1КМ-40 Спецификация стали ферм пролетом L=36 м;Н=2,1 м
1.263-2-4.1КМ-41 Спецификация стали ферм пролетом L=36 м;Н=2,4 мДата добавления в базу:01.09.2013Дата актуализации:01.12.2013Дата введение:01.08.1983Доступно сейчас для просмотра:100% текста. Полная версия документа.Организации:Разработан: ЦНИИЭП им. Б.С. Мезенцева Госгражданстроя
Утвержден: Государственный комитет по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР 06.05.1983
Серия 1.263.2-4. Вып-4. Фермы пролетом 15, 18, 21, 24, 27 и 30 м из сварных гнутозамкнутых профилей (с пониженной высотой) (6,8 MiB, 5 040 hits)
1.263-2-4.4-01КМ Схемы ферм с маркировкой узлов. Разбивка ферм на отправные марки
1.263-2-4.4-02КМ Схемы расположения ферм пролетом 15,18 м и связей
1.263-2-4.4-03КМ Схемы расположения ферм пролетом 21,24 м и связей
1.263-2-4.4-04КМ Схемы расположения ферм пролетом 27,30 м и связей
1.263-2-4.4-05КМ Схемы ферм с маркировкой элементов
1.263-2-4.4-06КМ Сортамент ферм пролетом 15,18,21 м
1.263-2-4.4-07КМ Сортамент ферм пролетом 24 м
1.263-2-4.4-08КМ Сортамент ферм пролетом 27 м
1.263-2-4.4-09КМ Сортамент ферм пролетом 30 м
1.263-2-4.4-10КМ Геометрические схемы отправочных марок стропильных ферм
1.263-2-4.4-11КМ Узел 1,2
1.263-2-4.4-12КМ Узел 3…8
1.263-2-4.4-13КМ Узлы опирания ферм (варианты)
1.263-2-4.4-14КМ Фрагменты плана настила с расположением креплений
1.263-2-4.4-15КМ Допускаемая расчетная нагрузка на настил
1.263-2-4.4-16КМ Узел крепления связей
1.263-2-4.4-17КМ Сварные швы ферм
1.263-2-4.4-18КМ Детали Д-1…Д-3
1.263-2-4.4-19КМ Спецификация стали ферм пролетом 15,18,21 и 24 м
1.263-2-4.4-20КМ Спецификация стали ферм пролетом 27 и 30 м
1.263-2-4.4-21КМ Ведомость расхода материаловДата добавления в базу:01.09.2013Дата актуализации:01.12.2013Дата введение:01.05.1984Доступно сейчас для просмотра:100% текста. Полная версия документа.Организации:Разработан: ЦНИИЭП им. Б.С. Мезенцева Госгражданстроя
Утвержден: Государственный комитет по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР 29.03.1984
