Металлические фермы: виды и сферы применения

Металлические фермы – особый вид стальных конструкций, которые активно применяются в современной строительной отрасли. Для них характерна повышенная жесткость, которая многократно превышает данный параметр у цельной металлической балки или швеллера. За счет этого стальные фермы могут применяться для перекрытия широких пролетов, также они прекрасно показали себя в условиях повышенных статических или динамических нагрузок.

С появлением металлических ферм строители получили возможности для создания масштабных конструктивных решений в промышленном и гражданском строительстве. Применение таких металлоконструкций значительно расширило возможности строительной отрасли по сооружению объектов различного назначения, обеспечило снижение расходов металла, упростило транспортировку и монтаж.

При изготовлении металлических ферм применяются различные виды металлопроката – стальная труба, фасонный прокат, балка, уголок. За счет особой конструкции все части фермы равномерно делят нагрузку и успешно противостоят даже значительному по силе механическому воздействию. На сегодняшний день металлические фермы по праву считаются самым надежным и практичным решением для сооружения различных опор, перекрытий и прочих несущих конструкций.

Особенности строения металлической фермы

Входящие в состав конструкции металлической фермы элементы расположены и взаимодействуют друг с другом таким образом, что испытываемые ей нагрузки распределяются равномерно на все части. Кроме того, за счет особой геометрии такой конструкции части металлической фермы подвергаются только нагрузкам на растяжение или сжатие, но не на изгиб. Соответственно, чтобы разрушить или деформировать такую конструкцию, потребуется приложить существенно большее усилие.

Своими выдающимися прочностными характеристиками стальные фермы обязаны решетчатой структуре, которая включает два основных структурных компонента – пояс и решетку. Пояс образует контур всей конструкции, а решетка состоит из раскосов и стоек. Они могут крепиться к контуру при помощи сварки, заклепок, болтового соединения, с использованием шарниров.

Отметим основные конструктивные элементы, из которых состоит каждая стальная ферма:

• Верхний пояс – представляет собой прямую (расположенную горизонтально или под углом), многоугольную или радиусную балку, к которой крепятся верхним краем стойки и раскосы.
• Нижний пояс – обычно в его роли выступает расположенная горизонтально массивная балка, к которой присоединяются нижним краем раскосы и стойки.
• Стойки – вертикально расположенные конструктивные элементы, соединяющие пояса. Принимают на себя сжимающую нагрузку и перераспределяют ее на расположенные ниже элементы.
• Раскосы – расположенные под углом элементы, придающие жесткость всей металлической ферме.
• Узлы – места, в которых стойки и раскосы соединяются с верхним и нижним поясами.

Различные виды стальных ферм

Принято различать плоские металлические и пространственные фермы. Плоские служат для восприятия нагрузки, которая прикладывается преимущественно в одной плоскости, а пространственные – это объемная жесткая конструкция, способная противостоять нагрузкам, прилагаемым в разных направлениях.

Кроме того, существуют и другие признаки, по которым различают металлические фермы:

• Конфигурации и форме пояса.
• Размерам пролетов.
• Схеме расположения опор.
• Способу крепления в узлах.
• Виду используемого металлопроката.
• Весу и размерам – легкие и тяжелые.

В соответствии с особенностями конструкции, металлические фермы принято делить на следующие группы:

• Консольные – применяются преимущественно при строительстве навесных конструкций.
• Арочные – используют при обустройстве кровель, за счет своей формы позволяют увеличить ограждаемое пространство.
• Вантовые – вместо жестких раскосов в них использованы ванты, поэтому такие конструктивные элементы рассчитаны только на растяжение.
• Разрезные – применяются при строительстве сооружений с большими пролетами.
• Неразрезные – имеют увеличенную жесткость и применяются там, где требуется перекрыть сразу несколько пролетов.

Отдельно принято выделять группу ферм, используемых в промышленном строительстве. В нее входят стропильные и подстропильные стальные фермы. Первую разновидность применяют для перекрытия пролетов с шириной более 24 метров и при сооружении мостовых кранов с грузоподъемностью свыше 20 тонн. Подстропильные фермы применяют в качестве опоры для стропил и используют там, где шаг колонн превышает длину стропильных конструкций.

С помощью стальных ферм создают легкие и прочные конструкции, перекрывающие широкие пролеты без промежуточных опор.

Область применения строительных ферм из стали

За счет высоких прочностных качеств фермы из металла нашли широкое применение в различных отраслях деятельности: в строительной отрасли, машиностроении, промышленности. Их применяют везде, где критически важно использовать относительно легкую конструкцию с большим запасом прочности.

Одинаково активно используются и небольшие металлические фермы, и огромные конструкции такого типа. Перечислим лишь некоторые из многочисленных вариантов применения стальных ферм:

• Сооружение перекрытий для крупных промышленных объектов.
• Установка несущих конструкций для кровель жилых зданий.
• Строительство торговых, общественных, спортивных и прочих сооружений.
• Возведение мостов, эстакад и аналогичных сооружений.
• Установка навесов, козырьков, рекламных конструкций.
• В качестве конструктивных элементов кранов и другой крупногабаритной техники.
• В качестве опорных элементов для линий электропередач, радиомачт, телевизионных башен и т. д.

Преимущества использования металлических ферм

Основные плюсы их применения:

• Устойчивость к деформации и разрушению даже при значительных нагрузках.
• Относительно небольшой вес за счет полой конструкции.
• Экономия металла и снижение затрат при производстве.
• Возможность реализации сложных и крупногабаритных конструкций без потери прочности.
• Долговечность использования, которая достигается за счет качественной антикоррозийной обработки.
• Отсутствие вредных выделений, негорючесть, устойчивость к негативным воздействиям.

Применение металлических ферм при сооружении объектов более предпочтительно по сравнению с цельнометаллическими балками, поскольку при этом снижаются нагрузки на фундамент и несущие элементы, сокращается расход металла, обеспечивается высокий уровень прочности.