Стропильные и подстропильные фермы

Ферма — это решётчатая стержневая конструкция, в которой нагрузка от кровли распределяется по поясам и элементам решётки и работает преимущественно на растяжение и сжатие. Благодаря этому ферма перекрывает пролёт при значительно меньшем расходе металла, чем сплошная балка той же несущей способности. Чем больше пролёт, тем заметнее экономия: для пролётов 24–36 метров ферма практически безальтернативна с точки зрения массы и стоимости.

Кроме экономии металла фермы дают ещё одно важное преимущество — сквозное межферменное пространство. В нём удобно прокладывать воздуховоды, кабельные лотки, трубопроводы спринклерного пожаротушения, размещать подвесные кран-балки и технологическое оборудование. Для производственных и складских зданий это часто решающий аргумент в пользу ферменного покрытия.

Завод «Рина» изготавливает стропильные и подстропильные фермы всех распространённых типов: из парных уголков, из гнутосварных замкнутых профилей, с поясами из тавров и двутавров. Мы работаем по чертежам КМД заказчика или разрабатываем документацию сами, начиная с расчёта. Если деталировки нет, инженеры завода выполнят её с учётом технологии нашего производства и согласуют узлы с проектировщиком здания.

Фермы изготавливаются не только для крупных объектов. Для навесов, гаражей, мастерских и хозяйственных построек мы выпускаем лёгкие фермы небольших пролётов — и так же выполняем для них расчёт, чтобы конструкция гарантированно выдержала снеговую нагрузку района строительства. Опыт показывает, что именно небольшие покрытия, собранные «на глаз», чаще всего страдают от снега, поэтому экономить на расчёте не стоит: он стоит несравнимо дешевле ремонта обрушившейся кровли.

Фермы из гнутосварных профилей в последнее время стали самым востребованным вариантом. Замкнутое сечение хорошо работает на сжатие, узлы получаются без фасонок, а гладкая поверхность трубы проще очищается и окрашивается. Такие фермы легче уголковых примерно на пятую часть и быстрее изготавливаются. Однако для очень тяжёлых нагрузок, при необходимости последующего усиления или при агрессивной среде уголковые фермы по-прежнему предпочтительны.

Подстропильные фермы применяются, когда шаг колонн по крайним или средним рядам составляет 12 метров, а стропильные фермы установлены с шагом 6 метров. Подстропильная ферма принимает опорную реакцию промежуточной стропильной фермы и передаёт её на колонны. Это позволяет освободить пространство цеха от лишних колонн без увеличения сечения прогонов.

Высота фермы определяется пролётом, нагрузкой и допустимым прогибом. Типовые значения выбираются из соображений унификации и удобства перевозки: фермы высотой до 3,15 метра помещаются на стандартный полуприцеп без специального сопровождения. Ферма пролётом больше 18 метров обычно изготавливается двумя полуфермами с укрупнительным стыком на фланцах или накладках, который собирается на земле перед подъёмом.

Для каждой фермы мы определяем строительный подъём — небольшой выгиб вверх, компенсирующий прогиб от постоянной нагрузки. Благодаря подъёму кровля после монтажа остаётся ровной, а вода не застаивается в середине пролёта. Строительный подъём задаётся при сборке на кондукторе и проверяется при контрольных замерах.

Уклон верхнего пояса согласуется с типом кровли. Для мембранных и рулонных кровель достаточно небольшого уклона, который формируется самой фермой или разуклонкой из утеплителя, для профлиста требуется уклон побольше, чтобы исключить протечки по поперечным стыкам листов.

Ключ к качественной ферме — точная сборка. Мы изготавливаем фермы на кондукторах, где положение каждого узла задано упорами. Это гарантирует, что все фермы одной марки будут одинаковыми, а отверстия опорных узлов и фланцев совпадут с колоннами и соседними элементами. Для фасонок и опорных столиков применяем лазерную и плазменную резку с точностью ±0,1 мм, что исключает подгонку по месту.

Сварка ведётся полуавтоматами в среде защитных газов по ГОСТ 14771. Порядок наложения швов назначается так, чтобы минимизировать сварочные деформации, а для сварки узлов профильных труб подготавливаются торцы с фигурной резкой по форме примыкания. После сварки ферма проходит визуальный и измерительный контроль, при необходимости выполняется правка.

Фермы — длинные и гибкие из плоскости конструкции, поэтому к транспортировке и подъёму они требуют аккуратного отношения. Мы перевозим фермы в вертикальном положении на специальных стойках или укладываем плашмя с прокладками, закрепляя так, чтобы исключить изгиб из плоскости. На объекте полуфермы укрупняются на выровненной площадке, после чего поднимаются краном с траверсой.

Монтаж первой пары ферм выполняется вместе со связями и распорками — это жёсткий блок, к которому затем крепятся остальные фермы. Без временного или постоянного раскрепления сжатый верхний пояс может потерять устойчивость ещё до укладки прогонов. Мы передаём монтажникам схему последовательности установки или ведём монтаж своими бригадами.

Для строповки длинных ферм применяются траверсы с несколькими точками захвата. Места строповки назначаются в узлах верхнего пояса, чтобы при подъёме пояса и решётка не получали усилий, на которые они не рассчитаны. Если ферма поднимается в сложных условиях — между существующими конструкциями или над действующим оборудованием, — мы заранее проверяем её на монтажные нагрузки и при необходимости временно усиливаем.

После установки проверяются вертикальность ферм, совпадение осей с колоннами и отметки опорных узлов. Высокопрочные болты затягиваются с контролем момента, результаты заносятся в журнал. Только после окончательного закрепления связей и прогонов покрытие считается готовым к укладке кровли и подвеске оборудования.

Даже идеально изготовленная ферма не обеспечит надёжность покрытия, если неверно решены опорные узлы и система связей. Опорный узел передаёт на колонну вертикальную реакцию и, при жёстком сопряжении, изгибающий момент. Мы проектируем шарнирные опирания через опорный столик и фланец, а жёсткие — с дополнительным фланцевым креплением верхнего пояса. Выбор зависит от расчётной схемы каркаса.

Горизонтальные связи по верхним поясам уменьшают расчётную длину сжатого пояса из плоскости фермы и воспринимают ветровую нагрузку с торцов здания. Связи по нижним поясам нужны при наличии кранов и для передачи продольных сил. Вертикальные связи между фермами фиксируют их положение и не дают опрокинуться. Мы изготавливаем полный комплект связей, распорок и растяжек вместе с фермами, чтобы на монтаже не возникало вопросов, чем раскрепить конструкции.

Прогоны кровли опираются на узлы верхнего пояса, чтобы пояс не работал на местный изгиб. При шаге ферм 6 метров применяются прогоны из швеллера или гнутого профиля, при шаге 12 метров — сквозные прогоны или облегчённые решётчатые балки. Для кровель из сэндвич-панелей и профлиста с большим шагом опор возможна укладка непосредственно на верхние пояса ферм при соответствующем расчёте.