Фермы позволяют перекрывать большие пролеты, а значит создавать большие пространства. Их используют в зданиях различного функционального назначения и выполняют из дерева, железобетона и металла.
Металлическая ферма – это строительная конструкция, выполненная из металла, которая состоит из стержней, образующих геометрически неизменяемую систему.
Применение металлических ферм
Большепролетные конструкции, к которым относятся фермы, используются как в общественных, так и в промышленных зданиях. В первом случае они позволяют создать гибкую планировку внутри самого здания, которую легко можно модернизировать при первых признаках морального устаревания, что особенно актуально для зданий торговых и выставочных центров. В промышленности фермы создают большие пространства обеспечивая размещение габаритных производственных машин и кранового оборудования.
Фермы используют для сооружения:
- зданий и сооружений складского назначения;
- зданий и сооружений спортивного назначения (спортзалы, стадионы);
- залов (торговых, выставочных, концертных);
- зданий и сооружений сельскохозяйственных учреждений (фермы, теплицы);
- линейных объектов (мосты);
- инженерных сооружений;
- жилых зданий.
Впервые стержневая конструкция была запатентована в Америке в 1820 году, ферма была сделана из дерева, доски в ней располагались по диагонали, образуя решетку. С тех пор активно развивались методики расчета и совершенствовались материалы, из которых изготавливали фермы.
Сегодня по назначению различают башенные, крановые, мостовые, опорные фермы, а также фермы покрытий, гидротехнических затворов и транспортных эстакад. Различаются и типы решетки: крестовая, раскосная, полураскосная, ромбическая, шпренгельная.
По величине усилий различают легкие и тяжелые фермы, они могут быть двухпоясными или трехпоясными, пояса могут быть параллельными друг другу или располагаться под углом, образуя многоугольную, параболическую, трапецеидальную, треугольную форму.
Металлические фермы легче железобетонных при расчете на одинаковую нагрузку, но тяжелее деревянных. Они подвержены коррозии, поэтому необходим системный осмотр конструкций, металлические фермы не устанавливают в тех местах, где в результате функционирования объекта превышен допустимый уровень влажности.
Рисунок 1. Часть металлической фермы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Расчет металлической фермы
Когда состав конструкций зданий определен, переходят к выполнению конкретных расчетов, чтобы вычислить сечения и размеры каждого элемента. Расчет фермы в рамках студенческого проектирования состоит из следующих этапов:
- компоновка строительной схемы фермы - на первом этапе определяют схему и очертание фермы, ее длина будет зависеть от объемно-планировочных решений. На схеме условно показывают все стержни, пояса, уклон по верхнему поясу, высоту и длину фермы;
- статический расчет - определяются максимальные усилия, по которым будет производиться подбор элементов. Затем производят сбор нагрузок (постоянных и временных), разработку расчетной схемы и определяют расчетные усилия в элементах фермы;
- конструктивный расчет включает определение расчетных длин, подбор сечений и разработку узлов фермы;
- узлы фермы, расчет и конструирование - на этом этапе определяются тип соединения и методика расчета, в фермах из парных уголков, стержни соединяются при помощи фасонок, в сварных фермах стержни прикрепляют с помощью сварки, приводятся расчеты опорного и монтажных узлов, разрабатывается решение укрупнительных стыков ферм;
- рабочие чертежи выполняются на листах формата А1, приводится расчетно-геометрическая схема, изображение отправочного элемента, узлы и сопряжения, спецификация. Все чертежи выполняются в масштабе.
В проекте описываются мероприятия по защите металлических конструкций от коррозии (холодное цинкование, покрытие грунт-эмалью, порошковая окраска). Выбор в пользу того или иного метода зависит от типа агрессивной среды, которая вызывает коррозию.
Металл позволяет выполнять легкие конструкции, которые несмотря на свои небольшие сечения могут выдерживать серьезные нагрузки. Оптимальная геометрия фермы позволяет с одной стороны грамотно распределить все нагрузки, а с другой не перегружать фундаменты. Металлические конструкции ферм отличает долгая эксплуатация (при соблюдении всех требований, которые к ней предъявляются), а также высокие декоративные качества. Стержневые конструкции оставляют открытыми для удобства осмотра и в качестве декоративного элемента интерьера.
