Металлические фермы начали применяться в XIX веке при строительстве железнодорожных мостов. Смысл этой ажурной металлической конструкции состоит в замене одного крупного конструктивного элемента множеством мелких, объединенных в пространственную структуру таких же размеров. При этом, ферма в целом воспринимает изгибающие нагрузки, но для каждого элемента они преобразуются в усилия сжатия или растяжения.
Строительные металлические фермы
Любой удлиненный предмет прочнее в продольном направлении, чем на изгиб. Например, сломать карандаш пополам легко, однако разорвать его или сжать вдоль до разрушения человек не способен. Этот принцип и используется в фермах, что позволяет перекрывать большие пролеты легкими конструкциями и существенно экономить материал. Важное преимущество фермы – она замыкает все нагрузки внутри своего контура и не передает на опоры распирающее или сжимающее усилие.
Металлические фермы – конструкция
В принципе любая ферма использует в качестве элементарной составляющей треугольники – самую прочную фигуру. В поисках путей решения разнообразных задач и улучшения свойств конструкций, разработчики пришли к нескольким основным видам ферм.
Главное различие состоит в том, что ферма металлическая бывает с плоской решеткой или пространственная. Первые воспринимают нагрузку только в одной плоскости, вторые – в любом направлении.
По общей геометрии конструкции различают следующие типы ферм:
- сегментная – верхний контур представляет собой часть окружности;
- треугольная – применяется для устройства двускатных или односкатных крыш с плоскими скатами;
- трапецеидальная – похожа на треугольную с обрезанными торцами, такие металлические фермы для крыши предполагают двускатную кровлю с небольшой вертикальной частью покрытой кровельным материалом;
- параллельная – когда верхнее и нижнее очертания параллельны, возможно устройство плоской крыши;
- полигональная – верхний край образуется четырьмя и более линиями, подобно мансардной крыше.
Решетки внутри фермы могут образовывать различный конструктивный рисунок: ромбический, треугольный, раскосный, полураскосный, шпленгерный, перекрестный.
Элементарные части фермы изготавливаются из сортового металлопроката различных, в том числе и замкнутых профилей. Между собой они скрепляются посредством сварки, болтовых соединений или заклепок.
Длина конструкции обычно кратна 3-м метрам, стандартом являются металлические фермы пролетом 12м, 18м, 24м, 30м и 36м
Проектирование металлических ферм
Проектирование ферм – многофакторная инженерная задача, которую способен выполнить только специально обученный опытный разработчик. Существуют строительные нормы, которые основаны на научных знаниях и жестко регламентируют все действия специалистов, применяемые материалы и конструктивные решения. Только такой подход обеспечивает безопасность этих сложных конструкций. Компьютерные расчеты и моделирование помогают ускорить процесс, но отвечает за внесение полных и корректных исходных данных по-прежнему человек.
Изготовление ферм металлических
Изготовление фермы начинается с изготовления ее элементов в строгом соответствии с детализированными чертежами. Сборку частично или полностью осуществляет завод металлоконструкций, часть работ может производиться на месте монтажа. Во втором случае конструктивно и организационно обеспечивается невозможность соединения деталей конструкции с нарушением проектных параметров.
Усиление металлических ферм
Усиление металлических ферм может потребоваться при ошибках в их проектировании или установке, превышении расчетных нагрузок, вследствие коррозии, усталости металла проявляющейся в виде деформаций или трещин.
В этом случае квалифицированные специалисты проводят проверку состояния металлоконструкций, оценку рисков и мер, необходимых для их устранения. Увеличение прочности производится посредством установки накладок на локальные дефекты, усиления металлических профилей, установки дополнительных опор. и дополнения фермы новыми пространственными элементами. Радикально металлические фермы могут быть усилены путем присоединения дополнительных пространственных силовых конструкций.