Статьи

Несмотря на свое название, у металлических ферм нет ничего общего с сельскохозяйственной деятельностью. Это название происходит от латинского слова firmus – прочный или твердый. Такое слово как нельзя лучше характеризует эти металлические конструкции. Расскажем об особенностях, разновидностях и сферах применения металлических ферм.

Что представляет собой металлическая ферма?

Эта конструкция, которая включает в себя большое количество стержней из металла. Стержни скрепляются между собой так, чтобы сформировать решетки различной геометрической формы. Места, в которых стержни соединяются, называются узлы. На узлы приходится большая часть нагрузки. Сами стержни подвергаются осевым нагрузкам. Благодаря этому конструкция приобретает повышенную прочность.

Типичный пример такой фермы – железнодорожный мост. Боковые детали моста и верхний пролет выполнены в виде решеток, а в основе этих конструкций находятся балки.

Металлические фермы используют не только в качестве железнодорожных мостов. Из них производят перекрытия для крыш и этажей зданий, складские объекты и производственные цеха. В гражданском строительстве фермы применяются в качестве навесов для автомобилей, при производстве уличных беседок, пристроек к загородным домам.

Для чего возводить сложные объекты, если можно использовать балки? Казалось бы, достаточно установить двутавры в виде перекрытий и закончить на этом работу. Однако фермы – более надежные и экономически выгодные конструкции, когда дело касается крупных пролетов от 15 м.

Фермы весят меньше, при их изготовления используется меньше стали, к тому же готовая конструкция приобретает повышенную прочность и жесткость.

Чем больше величина пролета, тем более эффективными будут металлические фермы. При строительстве гражданских объектов форма решеток позволяет создавать привлекательные конструкции, поэтому фермы выполняют и декоративную функцию.

Из каких элементов состоит металлическая ферма?

Изделия включают в себя пояс и решетку. Первая деталь представлена горизонтальными балками или трубой из профилированной стали. В свою очередь пояса разделяются на верхние и нижние. Они объединяются в раму. Решетка представляет собой стержни, которые соединяют пояса и придают конструкции жесткость. Существует большое количество разновидностей таких решеток (они влияют на расход металла и уровень сложности производства фермы).

У каждого стержня в решетчатой конструкции есть свое наименование. Детали, которые закрепляются перпендикулярно поясу называются стойками. Раскосы монтируются под углом до 60 градусов.

Место, где стержни соединяются с поясом – это узел. Чем большее количество стержней используется, тем больше образуется узлов. Крупные фермы выдерживают высокие нагрузки, однако при их изготовлении расходуется больше стали.

Метод крепления стержней зависит от материала. Так, профильные трубы фиксируют плотно к поясам, соединяют сварным методом.

Стержень из уголка прикрепляется к фасонкам – специальным пластинам из металла. Конструкции с одной фасонкой, носят название одностенчатых, с двумя пластинами – двухстенчатых. Варианты с двумя фасонками способны выдерживать двойную нагрузку.

Из каких деталей производятся фермы

Выбор металлического изделия зависит от степени нагрузки, которой будет подвергаться ферма. Для строительства небольшого павильона или автомобильного навеса допускается использовать следующие виды металлопроката:

1. Стальной уголок (с одинаковыми или разными полками). Несколько уголков можно объединить друг с другом только фасонками. Это достаточно удобно, хотя и усложняет создание фермы, кроме того, может привести к образованию ржавчины. В месте крепления уголка к пластине появляется небольшая щель, которую сложно обработать краской. В этом участке скапливается пыль, загрязнения, которые могут вызвать коррозионные процессы.
2. Профильные трубы с квадратным, реже – с прямоугольным сечением. Для их соединения не нужно использовать металлические пластины, которые существенно увеличивают стоимость производства фермы.

Если необходимо установить мост или перекрытия, в качестве металлопроката можно использовать балки (например, двутавровые конструкции и швеллеры).

Большинство ферм изготавливаются из оцинкованной стали. Отдельные элементы, например, козырьки, создаются из алюминиевой трубы.

Разновидности конструкций

Фермы классифицируются по различным параметрам. Приведем основные критерии.

В зависимости от работы в пространстве

Наиболее распространенный вид – плоские конструкции. В таких фермах все составляющие расположены в одной плоскости. Эти изделия хорошо выдерживают горизонтальные нагрузки, к примеру, массу снега. При этом вертикальные нагрузки, порывы ветра снижают устойчивость фермы, поэтому они объединяются друг с другом с помощью раскосов или стоек.

Пространственный тип – это объемное изделие, стороны которого представлены в виде плоской фермы. Типичный пример – башенный кран или опора линии электропередач. Преимущество конструкции – устойчивость к различным видам нагрузок.

В зависимости от очертания поясов

Выделяют параллельные изделия, у которых верхняя и нижняя часть лежат параллельно друг другу. Пояса могут иметь горизонтальную или наклонную конструкцию. При наклонных поясах ферма имеет форму параллелограмма, она подходит для возведения перекрытия скатной кровли. Изделия удобны в производстве, поэтому они достаточно часто встречаются в строительстве.

Сегментный тип имеет прямой нижний пояс и изогнутый верхний. По форме конструкция напоминает часть круга, внутри которого находятся стойки и раскосы. Конструкция в виде сегментов является наиболее экономичной, так как при ее изготовлении используется небольшое количество стали. Однако криволинейная форма усложняет ее производство.

Полигональные фермы по внешнему виду напоминают конструкции из сегментов, однако верхняя часть в этом случае выполнена в виде ломаной линии. Другое название этой фермы – многоугольная, так как у верхнего пояса – большое количество углов. Эту конструкцию довольно сложно изготавливать из-за изломов: на каждый излом приходится тратить много времени.

Последние два вида ферм чаще всего используются при возведении мостов с широкими пролетами.

Ферма в виде трапеции – конструкция, на верхнем поясе которой находится один излом. Эти изделия подходят для строительства кровли с небольшим уклоном.

Конструкция в виде треугольника используется для создания кровли с уклоном. Треугольник при этом может быть равнобедренным или прямоугольным.

Некоторые фермы выполняются только из раскосов, которые формируют треугольники. Это довольно распространенный вариант, так как он недорогой и несложный в производстве. Экономичность достигается за счет минимального количества узлов и металлических стержней.

Несмотря на многочисленные преимущества, у конструкции с треугольной решеткой есть и недостаток. Узлы у нее расположены на большом расстоянии друг от друга, а именно от них зависит, какой нагрузке может подвергаться ферма. В зданиях с большим размером пролетов целесообразнее использовать треугольные фермы со стойками. Стойки формируют дополнительные узлы, которые придают конструкции устойчивость. Для ее изготовления используется больше стали, однако такие затраты вполне целесообразны.

Шпренгельные фермы представляют собой треугольные конструкции, оснащенные стойками, на которых фиксируются дополнительные стержни. Стержни контактируют только с верхним поясом. Конструкция делает прочнее верхнюю деталь, к тому же позволяет применять детали с меньшей длиной.

Раскосные фермы с раскосами, установленными по восходящей или нисходящей траектории. Чем больше угол между раскосом и поясной частью, тем меньшая длина у стойки. Такое решение помогает достичь экономии на материалах.

Крестовые конструкции со стойками, которые разделяют площадь на квадраты. В свою очередь в квадратах крест-накрест устанавливаются раскосы. Это наиболее жесткие изделия, которые подходят для повышенных нагрузок. Часто такие фермы устанавливают на участках с сильными ветрами.

Таким образом, фермы из металла – это устойчивые к нагрузкам, прочные конструкции, которые используются для возведения мостов, линий ЛЭП, различных промышленных объектов. При изготовлении используется качественная сталь, устойчивая к появлению ржавчины.