Стропильные фермы — виды, расчеты, узлы крепления, строительство и конструкции

26.02.2024

Для быстрого возведения различных объектов в сферах сельского хозяйства, производства, для создания ангаров и складов часто используется строительство так называемых стропильных ферм из железобетонных элементов. Под этим термином понимаются конструктивные элементы для создания каркаса крыши будущего объекта. Они состоят из железобетонных балок разной формы, которые располагаются между кровельными стропилами и служат для поддержки материала кровли. Стропильная ферма – отличное решение для быстрого сооружения здания, когда основными требованиями к нему является высокий уровень прочности, устойчивости и долговечность при невысоких вложениях в строительство.

При кажущейся простоте такого объекта, его создание требует грамотного расчета, чтобы в будущем создаваемая крышей нагрузка распределялась равномерно и не спровоцировала каких-то перекосов и дефектов всего здания. Такие расчеты проводятся еще на этапе проектирования на заводах-изготовителях, так как ответственность здесь высокая – любые неточности могут стать причиной будущих проблем. Рассмотрим, какие основные виды этого товара бывают, чем они отличаются и другие нюансы, которые надо знать при планировании стройки с их применением.

Виды и отличия

Стропильные железобетонные фермы разного типа имеют базовые общие черты: они состоят из верхнего и нижнего поясов, которые связываются между собой системой перемычек. В зависимости от их формы и размеров выделяются следующие варианты конструкции:

Цельные и составные;
По форме пояса;
По форме решеток.

Рассмотрим каждый пункт более подробно.

Цельные или составные перемычки

В случае цельных перемычек завод выпускает изделие сложной формы, которое просто монтируется в необходимом месте и сразу готово к дальнейшей эксплуатации. Если же смотреть на составной вариант, то здесь соединение нескольких компонентов конструкции, чтобы они образовали конечное изделие. Составные фермы применяются в случаях, когда разрабатываются большие и тяжелые здания, когда монтаж происходит в сложных условиях, также они позволяют снизить потребность в крупной и дорогой в аренде спецтехнике при монтаже.

Форма пояса

Бывают арочные, треугольные, с параллельными поясами и полигональные типы рассматриваемых изделий. В самих названиях заложены их ключевые отличия: если смотреть на деталь в профиль, то она будет иметь треугольную, полигональную, прямоугольную или арочную форму.

В плане функциональности они все одинаковы и равноценны, просто в разных случаях эксплуатации востребованы неодинаковые формы кровли, к примеру, для склада или цеха используют прямоугольные крыши, а для ангаров и стоянок техники чаще выбирают изгибы в стиле арки.

Форма решеток

Прочность обеспечивается типом перемычек, которые используются между верхним и нижним поясами. Они могут быть прямыми, треугольными или же раскосными, образуя между собой так называемые решетки. Тип решетки существенно влияет на прочность конструкции, поэтому там, где это особенно существенно, используются треугольные или раскосные системы. Прямоугольные больше подходят на случаи, где нет высоких нагрузок, опасности землетрясений, каких-то сильных механических воздействий.

Рассматриваемые изделия применяются в пролетах шириной не более 20-24 м, так как дальше нужны уже более прочные и устойчивые к нагрузкам варианты из того же металла. Все указанные виды стропильных ферм могут применяться в комплексе с так называемыми подстропильными фермами, задача которых – усилить основной элемент и открыть дополнительные возможности их эксплуатации.

Подстропильные элементы ставятся перпендикулярно основным, они нужны для того, чтобы перекрывать пространство пролетов зданий, а также дополнительно распределять нагрузку, создаваемую кровлей, по всей длине объекта. Узел крепления стропильной фермы к подстропильной выступает точкой приложения нагрузки и может быть дополнительно усилен разными методами.

Процесс изготовления и контроль качества

Так как объект нашей статьи является ответственной частью сооружений, то к их созданию выставляются строгие требования, прописанные в специальном ГОСТ под номером 20213-2015. Обычно конструкции стропильных ферм должны соответствовать следующим стандартам.

В производстве товара применяется бетон марок М400 – М700, как обеспечивающих максимальную прочность и надежность смеси. Соотношение с различными присадками также имеет значение, технологический процесс подготовки смеси строго контролируется. Для армирования используются такие прочные марки стали, как А400 – А1000, также дополнительно для этой цели применяют армирующие стальные канаты типа К1500 и высокопрочную проволоку марок Вр1200 или Вр1600. Все это позволяет получить ЖБИ, способный выдерживать большие нагрузки и не разрушаться в течение долгих лет.

Если товар готовится для применения в особо ответственных местах, а также если длина изготавливаемых единиц выше 9 м, то в качестве металлических компонентов в них применяется так называемая предварительно напряженная арматура, которая со временем не даст просадку под нагрузкой. Дополнительную прочность обеспечивает армирующий каркас, изготавливаемый из проволоки и сварных стальных прутьев. Они располагаются по всей длине предмета на опорных точках. Чаще всего для этой задачи применяется арматура диаметром 6-10 мм.

Узлы крепление стропильных ферм изготавливаются в качестве элемента опалубки, в которые заливается бетон. Дальше с помощью специальных вибромашин смесь уплотняется для предотвращения наличия в структуре пузырей воздуха, что было бы источником дефектов и фактором снижения прочности, а после этого оставляется на много суток для полного застывания. Также каждый завод-изготовитель может добавлять в бетон разные присадки, меняющие его свойства, к примеру, делающие смесь более морозостойкой.

Расчет параметров

Чтобы будущее изделие служило как надо, перед непосредственным запуском производства инженерные кадры бетонных заводов проводят все необходимые расчеты. Они должны включать в себя учет требований со стороны заказчика: определенные размеры, уровень нагрузки и прочности, тип и т.п. Все нюансы этого процесса известны тем, кто им занимается, но в общем виде, расчет стропильной железобетонной фермы учитывает следующие моменты:

Геометрические параметры. В зависимости от размеров объекта, товар может быть разной длины, типовые размеры: 18 м, 24 м или 36 м. также параметры ширины и высоты балок варьируются в диапазоне 20-30 см и 120-320 см, соответственно;
Количество и положение узлов. Обычно они располагаются в местах стыков разных перемычек, дополнительно обрабатываются сварным методом;
Вес. Допускается максимальный вес одного стропила на уровне 50 тонн, это прописано в упомянутом выше стандарте ГОСТ.

Также есть ряд других более мелких нюансов, которые также учитывают специалисты, готовя задачу под производство.

Транспортировка на объект

Так как рассматриваемый предмет отличается очень большим собственным весом, то его транспортировка к месту установки является отдельной непростой задачей. Если неправильно ее выполнять, то можно допустить появление трещин, снижение уровня прочности предмета. Стандартным для нашей страны решением в плане транспортировки рассматриваемого товара является использование платформ типа ФKП-16. При этом, чтобы подготовить стропы к транспортировке, их обязательно надо располагать в рабочем положении, что значительно усложняет задачу. Для этого заводами создаются специальные платформы и крепеж, в котором можно закрепить образцы продукции в неподвижном виде и обеспечить их безопасность от опрокидывания во время движения.

Как читать маркировку

Чтобы удостовериться в том, что вы приобретаете качественный товар, который можно смело использовать в производстве, потребуется разобраться в вопросе его маркировки. Этот пункт регулируется специальным ГОСТ 23009 и маркировка должна состоять из таких составляющих:

Первая группа обозначений указывает на тип, номер типового размера и длину ЖБИ;
Вторая группа обозначений состоит из цифр и букв, указывающих на технические параметры: несущую способность, класс арматуры и уровень ее напряженности, марку использованного в производстве бетона;
Третья группа обозначений указывает на разные дополнительные свойства изделия, включая его стойкость к сейсмической активности, воздействую агрессивных кислот, на наличие каких-то дополнительных крепежных элементов и т.п.

Рассмотрим, к примеру, образец маркировки и то, что она в себе скрывает. 3ФС18-6А600Л-1 – это означает, что перед нами ферма длиной 18 м, в котором применена арматура типа А600, с закладными отверстиями для монтажа. Чтобы не запутаться в этом, можно найти в Сети соответствующие документы и справочники, помогающие читать маркировку.

Как осуществляется монтаж

Когда железобетонные стропильные балки и фермы доставлены на объект, то остается выполнить их грамотный монтаж. Этот процесс необходимо проводить под руководством опытных строителей, хорошо знающих технологию. В целом, работа включает следующие важнейшие шаги.

Первым делом, необходимо провести предварительные подготовительные работы. Для того чтобы с тяжелым ЖБИ было удобно работать, рекомендуется иметь по 3-5 рабочих на одно изделие. На колоннах, где будут вестись работы, надо установить подъемники для рабочих, чтобы они имели легкий доступ в верхней части конструкции. К нижней части каждой детали прикрепляются канаты, которые будут использоваться для удобной подводки краев конструкции к посадочным местам. Это нужно выполнить еще тогда, когда предмет находится на земле, а не в уже подвешенном состоянии на кране.

Когда все рабочие расположились на позициях, подается изделие, которое поднимается с помощью крана на траверсах. Пару человек должны быть у оголовков колонн, двое – на высоте готовой части кровли, а один человек на земле, чтобы подсказывать и направлять действия остальных, так как с их положения может быть не все видно. Когда конструкция достигла требуемого положения, ее упомянутыми выше канатами направляют вручную в посадочные места в колоннах, кран медленно опускается и происходит фиксация. В это же время, двое монтажников на крыше должны выполнять монтаж фиксирующих распорок на уровне верхнего пояса, чтобы все упрочнить и дополнительно обезопасить.

Важно отметить, что этот элемент здания устанавливается в последнюю очередь, после того, как ниже установлены и укреплены все другие части конструкции. Подробно правила этого процесса расписаны в специальном документе под названием СП 63.13330.2018. Очень важно правильное крепление, фермы стропильные тяжелые и в случае ошибки могут легко упасть и разбиться, спровоцировать ЧП.

Где используется

Стропильные и подстропильные фермы железобетонные активно используются во всех сферах, где необходимо сооружение надежных долговечных помещений с крышей, способной выдерживать большие нагрузки. Наиболее часто они применяются:

В промышленных объектах типа складов, цехов, ангаров, где необходимо покрыть надежной кровлей большие площади;
В общественных объектах типа торговых центров, больниц, школ, развлекательных заведений;
В сельском хозяйстве. Часто используются данные технологии при сооружении сараев, амбаров, мастерских, построек для хранения урожая или техники.

Вариантов применения множество и все они требуют аккуратного и ответственного исполнения. Чтобы работа с рассматриваемым элементом строительства была безопасной и выполненной как надо, лучше доверять ее специалистам, которые знают все необходимые ГОСТы, технические условия и нюансы по монтажу и креплению.

В целом, стропильные фермы – незаменимый элемент строительства, который используется уже много десятилетий, если не столетий и позволяет быстро, дешево и очень надежно строить крупные объекты самого разного назначения.

Стропильные фермы — виды, расчеты, узлы крепления, строительство и конструкции