Ферма в строительстве что

Фермой называют решетчатую конструкцию из стержней, соединенных между собой в узлах и образующих геометрически неизменяемую конструкцию.

Если нагрузка приложена в узлах, а оси элементов фермы пересекаются в одной точке (центре узла), то жесткость узлов несущественно влияет на работу конструкции и в большинстве случаев их можно рассматривать как шарнирные. Тогда все стержни фермы испытывают только осевые усилия (растяжение или сжатие). Благодаря этому металл в фермах используется более рационально, чем в балках, и они экономичнее балок по расходу материала, но более трудоемки в изготовлении, поскольку имеют большое число деталей. С увеличением перекрываемых пролетов и уменьшением нагрузки эффективность ферм по сравнению со сплошностенчатыми балками растет.

По материалу различают фермы стальные, деревянные, ж/бетонные

Стальные фермы получили широкое распространение во многих областях строительства: в покрытиях и перекрытиях промышленных и гражданских зданий, мостах, опорах линий электропередачи, объектах связи, телевидения и радиовещания (башни, мачты), транспортерных галереях, гидротехнических затворах, грузоподъемных кранах и т.д.

Строительная механика. Фермы основные понятия и гипотезы, Строймех для чайников.

Фермы бывают плоскими и пространственными.

Плоские фермы могут воспринимать нагрузку, приложенную только в их плоскости, и нуждаются в закреплении из своей плоскости связями или другими элементами. Пространственные фермы образуют жесткий пространственный брус, способный воспринимать нагрузку, действующую в любом направлении. Каждая грань такого бруса представляет собой плоскую ферму. Примером пространственного бруса может служить башня или мачта

Основными элементами ферм являются пояса, образующие контур фермы, и решетка, состоящая из раскосов и стоек.

Расстояние между узлами пояса называют панелью (d), расстояние между опорами — пролетом (L), расстояние между осями (или наружными гранями) поясов — высотой фермы (hф).

Соединения элементов в узлах осуществляют путем непосредственного примыкания одних элементов к другим или с помощью узловых фасонок. Для того чтобы стержни ферм работали в основном на осевые усилия, а влиянием моментов можно было пренебречь, элементы ферм следует центрировать по осям.

В зависимости от назначения, архитектурных требований и схемы приложения нагрузок фермы могут иметь самую разнообразную конструктивную форму. Их можно классифицировать по следующим признакам: статической схеме, очертанию поясов, системе решетки, способу соединения элементов в узлах, величине усилия в элементах.

По статической схеме фермы бывают: балочные (разрезные, неразрезные, консольные), арочные, рамные и вантовые.

В покрытиях зданий, мостах, транспортерных галереях и других подобных сооружениях наибольшее применение нашли балочные разрезные системы. Они просты в изготовлении и монтаже, не требуют устройства сложных опорных узлов.

При числе перекрываемых пролетов два и более применяют неразрезные фермы. Они экономичнее по расходу металла и обладают большей жесткостью, что позволяет уменьшить их высоту. Но как во всяких внешне статически неопределимых системах, в неразрезных фермах усложняется монтаж таких конструкций. Консольные фермы используют для навесов, башен, опор воздушных линий электропередач.

Рамные системы экономичны по расходу стали, имеют меньшие габариты, однако более сложны при монтаже. Их применение рационально для большепролетных зданий. Применение арочных систем, хотя и дает экономию стали, приводит к увеличению объема помещения и поверхности ограждающих конструкций. Их применение диктуется в основном архитектурными требованиями.

В вантовых фермах все стержни работают только на растяжение и могут быть выполнены из гибких элементов, например стальных тросов. Растяжение всех элементов таких ферм достигается выбором очертания поясов и решетки, а также созданием предварительного напряжения. Работа только на растяжение позволяет полностью использовать высокие прочностные свойства стали, поскольку снимаются вопросы устойчивости. Вантовые фермы рациональны для большепролетных перекрытий и в мостах.

В зависимости от очертания поясов фермы подразделяют на треугольные (а,б), арочные (д), полигональные (е), трапецеидальные (в), с параллельными поясами (г).

Очертание поясов ферм в значительной степени определяет их экономичность. Теоретически наиболее экономичной по расходу стали является ферма, очерченная по эпюре моментов. Для однопролетной балочной системы с равномерно распределенной нагрузкой это будет сегментная (арочная) ферма с параболическим поясом (д). Однако криволинейное очертание пояса повышает трудоемкость изготовления, поэтому такие фермы в настоящее время практически не применяют.

Более приемлемым является полигональное очертание с переломом пояса в каждом узле (е). Оно достаточно близко соответствует параболическому очертанию эпюры моментов, не требует изготовления криволинейных элементов. Такие фермы иногда применяют для перекрытия больших пролетов и в мостах, т.е. в конструкциях, поставляемых на строительную площадку «россыпью» (из отдельных элементов). Для ферм покрытий обычных зданий, поставляемых на монтаж, как правило, в виде укрупненных отправочных элементов из-за усложнения изготовления эти фермы в настоящее время не применяют. Вы их можете встретить только в старых сооружениях, построенных до 50-х годов.

Фермы трапецеидального очертания (в) , хотя и не совсем соответствуют эпюре моментов, имеют конструктивные преимущества, прежде всего за счет упрощения узлов. Кроме того, применение таких ферм в покрытии позволяет устроить жесткий рамный узел, что повышает жесткость каркаса.

Фермы с параллельными поясами по своему очертанию далеки от эпюры моментов и по расходу стали не экономичны. Однако равные длины элементов решетки, одинаковая схема узлов, наибольшая повторяемость элементов и деталей и возможность их унификации способствует индустриализации их изготовления. Благодаря этим преимуществам фермы с параллельными поясами стали основными для покрытия зданий.

Фермы треугольного очертания рациональны для консольных систем, а также для балочных систем при сосредоточенной нагрузке в середине пролета (подстропильные фермы).

Выбор типа решетки зависит от схемы приложения нагрузок, очертания поясов и конструктивных требований. Так, во избежание изгиба пояса места приложения сосредоточенных нагрузок следует подкреплять элементами решетки. Для обеспечения компактности узлов угол между раскосами и поясом желательно иметь в пределах 30. 50°.

Для снижения трудоемкости изготовления ферма должна быть по возможности простой с наименьшим числом элементов и дополнительных деталей.

Треугольная система решетки имеет наименьшую суммарную длину элементов и наименьшее число узлов. Различают фермы с восходящими и нисходящими опорными раскосами. Если опорный раскос идет от нижнего опорного узла фермы к верхнему поясу, то его называют восходящим. При направлении раскоса от опорного узла верхнего пояса к нижнему — нисходящим.

В местах приложения сосредоточенных нагрузок (например, в местах опирания прогонов кровли) можно установить дополнительные стойки или подвески. Эти стойки служат также для уменьшения расчетной длины пояса. Стойки и подвески работают только на местную нагрузку.

Недостатком треугольной решетки является наличие длинных сжатых раскосов, что требует дополнительного расхода стали для обеспечения их устойчивости.

В раскосной системе решетки все раскосы имеют усилия одного знака, а стойки — другого. Так, в фермах с параллельными поясами при восходящем раскосе стойки растянуты, а раскосы сжаты; при нисходящем — наоборот. Очевидно, при проектировании ферм следует стремиться, чтобы наиболее длинные элементы были растянуты, а сжатие воспринималось короткими элементами. Раскосная решетка более металлоемка и трудоемка по сравнению с треугольной, так как общая длина элементов решетки больше и в ней больше узлов. Применение раскосной решетки целесообразно при малой высоте ферм и больших узловых нагрузках.

Шпренгельную решетку применяют при внеузловом приложении сосредоточенных нагрузок к верхнему поясу, а также при необходимости уменьшения расчетной длины пояса. Она более трудоемка, но в результате исключения работы пояса на изгиб и уменьшения его расчетной длины может обеспечить снижение расхода стали.

Если нагрузка на ферму может действовать как в одном, так и в другом направлении (например, ветровая нагрузка), то целесообразно применение крестовой решетки.

Ромбическая и полураскосная решетки благодаря двум системам раскосов обладают большой жесткостью; эти системы применяют в мостах, башнях, мачтах, связях для уменьшения расчетной длины стержней. Они рациональны при большой высоте ферм и работе конструкций на значительные поперечные силы.

Возможна в одной ферме комбинация различных типов решетки.

По способу соединения элементов в узлах фермы подразделяют на сварные и болтовые. В конструкциях, изготовленных до 50-х годов, применялись также клепаные соединения. Основными типами ферм являются сварные. Болтовые соединения, как правило, на высокопрочных болтах применяют в монтажных узлах.

Железобетонные фермы и некоторые тяжелые стальные фермы могут выполняться без раскосов с жесткими узлами.

Высоту ферм принимают h= (1/5 – 1/4)L, высоту ферм с параллельными поясами и трапецеидальных ферм — h= (1/6 – 1/8)L. Наклон раскосов составляет 35 0 – 45 0 .

Стальные фермы.

В зависимости от пролета и величины действующей нагрузки условно различают легкие фермы с сечениями элементов из простых прокатных или гнутых профилей (при усилиях в стержнях N500кН), способные перекрывать пролеты до 100 метров. Легкие стальные фермы разработаны для пролетов 18, 24, 30, 36 метров с унифицированным размером панелей 3 м, высотой 2,25м, 2,4м, 3,15 метра (с учетом габаритов грузов, перевозимых ж/д транспортом).

Пространственную жесткость обеспечивают постановкой горизонтальных и вертикальных связей. Также в обеспечении жесткости участвуют прогоны и плиты перекрытия.

Источник: lektsia.com

Нужны ли в России сити-фермы

Первые вертикальные фермы появились в 1960-х годах. В 2021 году этот бизнес успешно развивается в Европе, США и Японии, а к 2028 году объём рынка сити-фермерства достигнет $21,15 млрд. В России направление начало развиваться в последние несколько лет, причём сити-фермы появляются не только в Москве, но и в регионах — например, в Новосибирске и Брянске.

Вертикальная ферма — это многоярусная теплица, которую можно разместить в любом закрытом помещении: на территории старой фабрики, складе, в подвале и даже офисе. Микроклимат внутри теплицы можно создавать и контролировать самостоятельно, подбирая условия для выращивания определённого типа растений.

Идея и сам термин принадлежат Диксону Деспанье — профессору микробиологии и общественного здравоохранения Колумбийского университета. В 1999 году он решил подсчитать, какое количество пищи можно вырастить традиционным тепличным методом на крышах нью-йоркских небоскребов. Результаты не обнадёжили — оказалось, что такие фермы, чья общая площадь превышала бы 50 тысяч кв. метров, смогли бы прокормить только около 1000 человек.

Тогда Деспанье спроектировал 30-этажную вертикальную ферму с искусственным освещением, гидропонными и аэропонными стеллажами, которая смогла бы прокормить 50 тысяч человек. Ферма-небоскреб Деспанье осталась только в проекте, но она дала толчок развитию идеи вертикального земледелия.

• Занимают меньше места — каждая единица площади выращивания на вертикальной ферме позволяет освободить 10–20 единиц земли той же площади, занятой под сельское хозяйство.
• Закрытый микроклимат, который можно регулировать. Внутрь не попадают вредители, поэтому не нужно использовать пестициды.
• Требуют на 95% меньше воды, чем «традиционные» фермы. бывают круглый год.
• Большинство сити-ферм автоматизированы (полив, контроль освещения и температуры), поэтому для их обслуживания нужно меньше работников.
• Сити-фермы решают проблему логистики — для людей, живущих в отдалённых местах с плохим для земледелия климатом, сложно доставить овощи и ягоды. Те, что доезжают до места назначения, либо подпорчены, либо продаются втридорога.

Гидропонные — в таких фермах растения выращивают на минеральном растворе. Понятие «гидропоника» в 1930-х ввёл американский биолог Уильям Герике. Первые такие плантации появились ещё во время Второй мировой войны. Гидропоника позволяет создать оптимальные для выращивания условия: питание, освещенность, температуру и влажность.

В 2020 году гидропонные вертикальные фермы занимали более 54% на рынке. Ожидается, что как минимум ближайшие семь лет этот метод продолжит доминировать. Гидропоника популярна благодаря низким затратам на установку и простоте использования.

Аквапонные — это «смесь» гидропоники и аквакультуры. Вода, используемая в системах аквапоники, содержит рыбные отходы — они богаты питательными веществами и создают устойчивую природную среду, поэтому фермерам не приходится дополнительно использовать «химию». С помощью аквапоники в основном выращивают салат, зеленый лук, перец, капуста, мята, огурцы и горох.

Фермы контейнерного типа — транспортные контейнеры, внутри которых устанавливаются датчики мониторинга воздуха и воды, светодиодное освещение, гидропонные или капельно-оросительные системы полива. Такие фермы мобильны (их можно перевозить грузовым транспортом), то есть выращивать необходимую пищу можно в любом месте.

Блоки доращивания — витрины для выращивания зелени на последней стадии созревания. Обычно они устанавливаются прямо в местах продаж, например, в супермаркетах.

Теплицы на крышах — они популярны в крупных мегаполисах: Нью-Йорке, Роттердаме, Гонконге. Например, нью-йоркский отель McKittrick оборудовал на крыше бар-теплицу — в нём выращивают салат для блюд из меню.

Нью-йоркская компания BrightFarms с 2011 года строит гидропонные фермы на крышах крупных супермаркетов за свой счёт, взамен магазины подписывают долгосрочные контракты и покупают всё, что вырастет на ферме. То есть примерно 200 тонн овощей в год. В России в 2020 году разрешили использовать крыши жилых домов для озеленения. Теоретически там могут появиться и вертикальные фермы.

Технология позволяет выращивать многие культуры — зелень, перец чили, травы, клубнику, баклажаны. Среди ягод популярны также жимолость и земляника. Также можно культивировать цветы, например, тюльпаны, нарциссы, герберы. И зелёный корм для животных.

На гидропонике и аэропонике выгоднее выращивать культуры с быстрым циклом созревания: салаты и пряные травы. Зелень неприхотлива и продать её можно в несколько раз выше себестоимости.

Некоторые растения сложнее культивировать на вертикальных фермах из-за ограничения по высоте потолков. Например, огурцы и томаты растут как лианы и достигают 6–8 метров — не всегда стеллажи в вертикальных фермах имеют такую высоту.

Но для сити-ферм подходят далеко не все растения. Например, календула, бархатцы, астры, другие однолетние цветы сильно осыпаются, то есть могут засорить и вывести из строя оборудование. Для моркови, картофеля, свеклы и других культур с большими клубнями характерно образование плесени.

При этом на сити-фермах можно выращивать даже экзотические фрукты, однако выгоднее всего — быстрорастущие растения с высокой рыночной стоимостью, например,травы (от мяты до базилика) и салат (руккола, айсберг и другие популярные виды).

Американская исследовательская компания Grand View Research, Inc. определила, что максимальной прибыли на вертикальных фермах можно добиться, выращивая помидоры, салат, перец чили, болгарский перец, клубнику, огурцы, листовые травы и зелень.

Качество овощей зависит не от способа культивации, а от того, в каких условиях они росли. При этом не важно — в искусственной или естественной среде. Все элементы корневого питания растения усваивают в форме ионов, которые поглощают из почвы, либо из смеси водорастворимых удобрений.

Выращивание в почве сильно зависит от изменчивых природных условий: температура воздуха может «скакать» в течение суток, а количество солнечных дней не всегда подходит для хорошего роста. Поэтому часто овощи собирают недозревшими.

Чтобы рост был активнее, а урожай — больше, «традиционные» фермеры применяют минеральные или органические удобрения. При этом удобрения, стимуляторы роста и средства химической защиты могут придавать овощам «пластиковый» вкус.

Сити-фермеры настаивают, что качество и вкус их овощей не хуже, а может даже лучше выращенных на традиционных фермах. Но у гидропонной системы всё же есть минус: в долгосрочной перспективе естественная питательная среда более пригодна для выращивания продуктов питания. В выращенных на гидропонике растениях значительно меньше микро- и макроэлементов, чем у овощей с «традиционных» ферм. Что точно не отличается по качеству — это зелень.

Плюсы вертикальной фермы (на чём можно сэкономить):

экономия воды до 95%;

урожай — 3–4 раза в год;

экономия на зарплатах;

не требуется строительство масштабных теплиц;

низкие риски потери урожая.

Минусы вертикальной фермы (на что придётся потратиться):

дорогостоящее оборудование;

сбыт — нужно найти постоянных покупателей, чтобы своевременно убирать урожай;

большие расходы на освещение.

Окупаемость вертикальной фермы зависит от:

• арендной ставки помещения;
• высоты потолков;
• стоимости электроэнергии;
• размера коммунальных платежей;
• первоначальных инвестиций в оборудование и строительно-монтажные работы.

По подсчётам московской школы для сити-фермеров UrbaniEco, для создания такого бизнеса нужны вложения от 1 до 10 млн рублей и помещение 100 кв. м. По данным компании «Агрорус», производящей салат на сити-ферме, один квадратный метр такой фермы обойдётся в 65 тысяч рублей. То есть один гектар — 650 миллионов рублей. Окупится такая ферма (в зависимости от выбранной культуры) — за 2–8 лет.

Например, сити-ферма, выращивающая микрозелень в Екатеринбурге, зарабатывает на подсолнечнике, кресс-салате и рукколе. Себестоимость одного лотка с такой зеленью вместе с затратами на все материалы, аренду и коммунальными платежами — от 25 до 40 рублей. А продаётся — за 100–120 рублей. В месяц ферма продаёт около 600 лотков с зеленью — и зарабатывает около 45 тысяч рублей.

Что касается «традиционного» фермерства — стоимость одного гектара теплицы иностранного производства составляет в среднем 85–90 миллионов рублей, отечественного производства — 65 миллионов за гектар. Если использовать системы дополнительного освещения — эта стоимость повышается до 80 миллионов. Но даже с учётом строительства энергетической и прочей инфраструктуры, вложения в «традиционное» земледелие — как минимум в два раза ниже, чем при строительстве вертикальных ферм.

Для большинства компаний в России фермерство — не основной вид бизнеса. Они делают ставку на продажу технологий для сити-ферм. Страны-лидеры по внедрению вертикальных ферм в 2021 году — Япония, Тайвань и США. В России самые известные компании, которые занимаются вертикальным фермерством:

iFarm — новосибирская компания, которая торгует зеленью, овощами и ягодами. , строит собственные фермы и управляет чужими. Также iFarm предлагает технологии для выращивания растений, например, систему управления фермами на основе искусственного интеллекта, который «обучается» и постоянно улучшает агрокарту. Эта система доступна по подписке — человек платит от $0,75 до $1,5 в месяц за 1 квадратный метр выращивания и получает доступ ко всем функциям платформы, которые гарантируют качественный урожай.

«Агрорус» — компания построила в Брянске «Салат Завод №1» площадью 5 тысяч кв.м. В планах — развитие городских ферм на Дальнем Востоке и Камчатке. Также компания проектирует мини-фермы для ресторанов.

Fibonacci — изначально компания планировала поставлять агрофермы только для домашнего использования, но затем увидела интерес и со стороны бизнеса.

UrbaniEco — продаёт гидропонное оборудование, обслуживает автоматизированные вертикальные фермы по выращиванию пряной зелени, разрабатывает городские фермы для заказчиков, реализует собственный проект по выращиванию зелени. Также компания запустила онлайн-курсы городского фермерства.

«РусЭко» — располагается в здании бывшей табачной фабрики в Москве и позиционирует себя, как самую масштабную городскую ферму в мире. На территории в 2,3 гектара находится 6,8 гектара посевной площади. Ферма выращивает микрозелень на заказ.

Прежде, чем открыть вертикальную ферму, нужно понять, на какую продукцию есть постоянный спрос, определиться с востребованными видами зелени, овощей и ягод — для каждого региона они свои. Затем выбрать подходящее оборудование и привлечь начальный капитал. Очень важно правильно спроектировать ферму, чтобы рационально использовать каждый кубический сантиметр пространства — для этого может понадобиться консультация архитектора или привлечение компании, которая строит сити-фермы «под ключ».

Как и любой бизнес, сити-фермерство нужно регистрировать и получать необходимые разрешения — у санитарной службы, пожарных органов, экологов. Если ферма находится в подвале жилого дома, потребуется разрешение жилищных служб.

Если объёмы производства небольшие, можно заключить договор с овощными магазинами, продавать урожай на местных фермерских рынках или поставлять продукты в рестораны и кафе.

Если производство более масштабное, стоит найти продавцов покрупнее — супермаркеты, сети питания. В этом случае придётся также потратиться на упаковку и детальнее продумать логистику.

Стоимость складывается из цены на:

• Оборудование — цены разнятся в зависимости от параметров, размеров, автоматизации, страны-производителя. Например, установку для домашнего выращивания можно купить за 37 тысяч рублей. А оборудование посерьёзней — на 24 посадочных места, где можно выращивать до 72 кг ягод в год, уже обойдётся в 430 тысяч рублей.
• Лампы для освещения — нужное количество светильников зависит от площади фермы и потребностей растений.
• Программное обеспечение, которое поможет контролировать рост и качество урожая, включать систему полива.
• Из постоянных расходов самая крупная статья — электроэнергия. Например, ферма компании Agritecture площадью около 2,8 тысячи кв.м в пригороде Нью-Йорка ежегодно расходуют не менее $216 тысяч на освещение и электричество.
• Водоснабжение — здесь экономия до 95% по сравнению с традиционным фермерством.

Компания iFarm сделала калькулятор сити-фермы и предлагает рассчитать примерные затраты и прибыльность самостоятельно. Например, ферма в помещении 300 кв.м. с высотой потолков в 4 метра, вмещает 49 стеллажей с размером посадочной площади в 458 кв.м. Урожайность составит 1,6 тысяч кг. в месяц. Для такой фермы требуются инвестиции в 18,3 млн рублей. Окупаемость — 2,5 года.

Источник: vc.ru

Что такое ферма в строительстве?

Объяснить попробую настолько просто, насколько смогу.

Приложение вертикальной силы к балке обычного прямоугольного сечения приводит к ее прогибу (рис. 118). При этом в верхней части сечения возникают внутренние напряжения сжатия δсж, а в нижней — растяжения δрас.

Их можно изобразить в виде схемы по которой видно, что своих максимальных значений напряжения достигают на верхней и нижней границах сечения балки, а в центре оно равно нулю, то есть прямоугольное сечение балки работает неравномерно. Если удалить из него неработающие области получим двутавровое сечение. Двутавр — это главный строительный профиль. От деления двутаврового сечения получаются швеллеры, тавры и уголки, которые в обратной сборке могут образовать исходный двутавр, короб или крест.

Продолжим дальше удалять из балки «лишний» материал, уменьшать ее вес без потери несущей способности. Вырежем в вертикальной перегородке двутавровой балки отверстия максимально возможных размеров. Получившаяся «дырявая» балка — это прообраз фермы, в которой верхняя и нижняя часть называются поясами, а стержни их связывающие, стойками или подвесками (зависит от того оперта балка или подвешена). Понятно, что такой прообраз фермы можно изготовить не удалением «лишнего» материала из тела балки, а более простым путем сколачивания брусков и досок или сваривания металлических профилей.

При изготовлении нашей фермы из брусков в итоге получаем конструкцию пригодную и равную по несущей способности первоначальной балке прямоугольного сечения, но неустойчивую к боковым нагрузкам. Ведь по сути мы получили лестницу-стремянку, которую можно легко разрушить если приложить к ней горизонтальную силу. Устраним этот недостаток введением в конструкцию диагональных связей. Здесь они называются раскосами, а стойки (подвески) лучше называть одним словом шпренгель (распорка). Расстояния между узлами фермы называются панелями.

Главный недостаток обычной балки — большой прогиб от нагрузки. В строительных конструкциях сечение балки зачастую принимается не по несущей способности, а по прогибу. Иными словами, для сооружений используется такое сечения балки, которое не допускает большого прогиба, но сама балка при этом способна нести гораздо большую нагрузку, чем на нее возлагают.

Имеем нерациональное использование материала балки. Уменьшение прогиба балки достигается увеличением ее высоты. Например, если взять обычную ученическую линейку, то можно легко убедиться, что она хорошо гнется при расположении плашмя и плохо — если ребром. Однако с увеличением высоты балки увеличивается её вес, и балка начинает прогибаться даже под собственным весом без внешней нагрузки. Вот тут и приходит на помощь облегченная «дырявая» балка — ферма, которую можно изготовить большой высоты без существенного увеличения веса.

Почему для описания фермы в качестве исходника взята балка, а не висячая стропильная система или какая-то другая конструкция крыши? Потому что не хочется привязывать фермы только к конструкциям крыш так как они широко используются в строительстве и машиностроении, а хочется закрепить понимание того, что ферма в целом работает так же, как балка. Например, при опирании на две опоры и загружении сверху в ее верхнем поясе возникают внутренние сжимающие напряжения, а в нижнем — растягивающие, она не передает распора на стены.

Фермы нагружают распределённой нагрузкой или сосредоточенными силами (рис. 119).

Если строительную конструкцию разработать таким образом, что сосредоточенные силы будут приложены исключительно в узлах ферм, то в элементах фермы (поясах, шпренгелях и раскосах) не будет возникать изгибающих моментов.

Ферма (конструкция)

Они будут работать только на сжатие и растяжение, что позволяет уменьшать сечение этих элементов до необходимого минимума. Сами фермы при этом можно изготавливать из коротких элементов длиной от узла до узла, а узлы изготавливать по шарнирной схеме. Ферма — геометрически неизменяемая стержневая система с шарнирными узлами.

Такие фермы часто встречаются в металлическом исполнении. Для деревянных ферм обычно используются схемы с изготовлением верхних и нижних поясов не короткими досками (от узла до узла), а длинными, во всю доступную длину. В этом случае пояса ферм не соединяются шарнирами в каждом узле, а опираются на них и подвешиваются к ним. Хотя и деревянную ферму тоже можно собрать из коротких дощечек. Главное, что нужно понять, нагрузка — приложенная в узлах в виде сосредоточенных сил, не будет изгибать элементы фермы.

• Если на ферму будет действовать равномерно распределенная нагрузка, то в стержнях верхнего пояса появится изгибающий момент дополнительно к сжимающим и растягивающим напряжениям. Изгибающий момент достигает своего максимального значения в середине каждого стержня пояса панели фермы при шарнирах врезанных в узлы, либо на опорах — при шарнирах, расположенных под/над поясом фермы. Соответственно сечение стержней фермы будет большим, чем если бы ферма была нагружена точечными силами в узлах.

В использовании схемы нагружения кроется главное преимущество ферм. При одной и той же величине внешней нагрузки правильное ее распределение на ферму дает преимущество в экономии материала.

Фермы нужной длины (пролета) к которым будет приложена точечная нагрузка в узлах можно изготавливать из коротких элементов длиной от узла до узла.

Фермы, на которые будет действовать равномерно распределенная нагрузка тоже можно изготавливать из коротких элементов если узлы фермы будут шарнирами; и из длинных если шарниры будут под/над поясами.

Обычно для крыш используются деревянные фермы, сделанные из длинных досок. Так как перекрываемые пролеты бывают больше, чем позволяет длина досок, фермы делают из двух частей. Стыкуя их примерно на расстоянии 1/5 длины панелей, то есть там, где изгибающий момент стремится нулю.

Деревянные и металло-деревянные фермы

Указанные фермы применяют в зданиях лесопильно-деревообраба-тывающих производств, а также в зданиях вспомогательного назначения и в химической промышленности. Пролеты таких зданий, как правило, не превышают 18—24 м. Более распространены металло-деревянные фермы, в которых сжатые элементы изготовляют из дерева, а растянутые— из стали. По очертанию фермы подразделяют на сегментные, трапециевидные и треугольные.
Сегментные фермы, имеющие пролеты от 12 до 24 м, отличаются легкостью, небольшим числом монтажных элементов и простотой решения узлов (рис. 68, а). Верхний пояс этих ферм конструируют из клееных блоков криволинейного очертания, нижний — из стальных тяжей или уголков. Решетку прикрепляют к поясам гвоздями или болтами с помощью стальных пластинок.

На рис. 68, б показана многоугольная ферма из брусьев длиной на две панели, которую можно применять для пролетов от 12 до 36 м. Благодаря близкому к кривой давления очертанию верхнего пояса, усилия в решетки этих ферм сравнительно невелики, что упрощает конструкцию узлов.

Из трапециевидных ферм лучшими технико-экономическими показателями обладает ферма с подпружной цепью. Длина ферм — 12, 18 и 24 м.

Ферма в строительстве

Верхний пояс выполняют из балок на пластинчатых нагелях или клеёным. Крайние панели нижнего пояса — деревянные, шарнирно соединенные с металлической затяжкой. Вследствие этого ферма является шттренгельной с подпружной цепью, состоящей из опорных стальных раскосов и затяжки средней панели (рис. 68, в).

Рис. 68. Металло-деревянные фермы: а — сегментная; б — многоугольная; в — трапециевидная; г, д — треугольная

Треугольные фермы рекомендуется применять при пролетах от 9 до 18 м (рис. 68, г). Верхний пояс может быть клееным или из брусьев, или балок на пластинчатых нагелях.
Более рациональны треугольные фермы с верхним поясом из брусьев или составных балок на клею или на пластинчатых нагелях с затяжкой из круглой стали (рис. 68, д). Такие фермы просты в изготовлениии позволяют нагрузку от подвесного потолка передавать на коньковый узел, что исключает появление изгибающих моментов в верхнем поясе.

В качестве несущих конструкций зданий иногда применяют рамы и арки, выполняемые из железобетона, металла и древесины. Шаг рам принимают равным 6 и 12 м. Рама состоит из стоек и жестко связанных с ними ригелей прямолинейного, ломаного или криволинейного очертания. Стойки опирают на самостоятельные фундаменты. Рамы могут быть с фонарными надстройками и без них.

Рамы и арки в большинстве случаев обладают хорошими технико-экономическими показателями, но в силу трудности унификации и малой универсальности их применяют редко. Наиболее приемлемы арки и рамы для зданий, возводимых по индивидуальным проектам.

Похожие темы

Деревянные и стальные оконные панели промышленных зданий

Стальные стропильные и подстропильные фермы промышленных зданий

Железобетонные подстропильные балки и фермы промышленных зданий

Железобетонные фермы покрытий промышленных зданий

Деревянные балки покрытий промышленных зданий

Ферма — это что такое? Строительная конструкция

Самое распространенное значение слова «ферма» – сельскохозяйственное предприятие, предназначенное для животноводства. Но сейчас речь не о месте ведения подсобного хозяйства. Здесь собрана вся информация о вероятно древнейшей строительной конструкции, которая до сих пор актуальна в современной жизни. Она имеет широкое применение в строительстве, особенно в конструировании мостов и спортивных сооружений.

Ферма – это система, состоящая из стержней, которая остается геометрически неизменной при смене ее жестких узлов шарнирными. К ней также относятся и шпренгельные балки, которые представлены комбинацией из двух- или трехпролетной неразрезанной балки и подпружной тяги.

Где используется?

Как уже упоминалось, ферма в строительстве является незаменимым элементом. С ее помощью строители облегчают конструкцию сооружения и уменьшают расход необходимых материалов. Без использования фермы не обходится строительство мостов, стадионов, ангаров, а также декоративных сооружений, таких как павильоны, сцены, подиумы и т.д.

При проектировке корпуса корабля, самолета, тепловоза расчет прочности происходит таким же способом, как и расчет нагрузки на ферму.

Классификация

Ферма – это конструкция, состоящая из стержней, которые связаны между собой в узлах и образуют статически неизменную систему. Классификация ферм может быть проведена по множеству свойств.

По грузоподъемности конструкции

• Легкие. В них используется одностенчатое сечение. Легкие фермы чаще всего используются в промышленном строительстве.
• Тяжелые. Тяжелые фермы применяются в конструкции башенных кранов, спортивных стадионов и т.д. В них используются стержни более сложного сечения, нежели в легких. Как правило, они состоят из двух-трех частей из-за большой расчетной длины и возлагаемой на них нагрузки. Чаще всего используют двухстенчатое сечение с двухплоскостным узловым сопряжением.

По общим признакам

• По назначению. По назначению фермы бывают башенные, мостовые, крановые, фермы покрытия, опорные конструкции и т.д.
• По типу материала. Дерево, сталь, алюминий, железобетон и т.д. – из всего этого может быть изготовлена строительная ферма. Это существенное достоинство данной системы. Также можно комбинировать несколько видов материала.
• По особенностям конструкции. Существуют разнообразные типы сечения, типы решетки, виды опорных конструкций, а также типы поясов строительной конструкции фермы.

По пространственному признаку

• Плоские. Фермы берут на себя вертикальную нагрузку, т.к. х стержни располагаются в одной плоскости.
• Пространственные. Распределяют нагрузку по всей своей площади. Пространственная ферма образована из множества плоских ферм, объединённых между собой особыми способами.

По типу

• Балка Виренделя.
• Ферма Уоррена.
• Ферма Пратта.
• Ферма Больмана.
• Ферма Финка.
• Треугольная ферма.
• Кингпост.
• Ферма с перекрестными подкосами.
• Решетчатая городская конструкция.
• Ферма под верхний свет.

Особенности конструкции

Классификация фермы по особенности конструкции достаточно обширна. Далее каждая из особенностей будет рассмотрена более детально.

Типы сечения

Поперечное сечение в строительной ферме выполнено из прокатных профилей. Оно может быть в виде:

• Уголка (одиночного или двойного).
• Трубы (круглой или квадратной).
• Швелера.
• Тавра или двутавра.

Типы пояса

Очертания пояса могут быть представлены в виде:

• Трапеции. Его достоинство заключается в том, что такой вид пояса ужесточает рамный узел, соответственно, вместе с ним увеличивается и жесткость здания.
• Треугольника. Такой вид пояса используют для балочных и консольных систем. Он имеет массу недостатков, таких как нерациональный расход металла при распределении нагрузки, сложность опорного узла и т.д.
• Параболы. Данный пояс является самым трудоемким. Поэтому сегментные фермы используются очень редко.
• Многоугольника. Полигональные фермы применяются чаще, чем сегментные. Т.к. в них перелом в узлах конструкции не так ощутим.
• Параллельных поясов. Чаще всего используются для покрытия промышленных зданий. Они имеют идентичную схему узлов, равные по размеру элементы решетки, также они обладают повторяемостью элементов и деталей.

Типы решетки

Существуют шесть типовых вариантов решетки:

• Треугольная.
• Ромбическая.
• Шпренгельная.
• Крестовая.
• Раскосая.
• Полураскосая.

Типы опоры

Существуют 5 видов опорных конструкций. Для того чтобы выбрать опорный узел, нужно знать схему расчёта. От нее зависит, будет ли опорный узел шарнирным или жестким. Виды опор:

• Балочная или консольная.
• Арочная.
• Вантовая.
• Рамная.
• Комбинированная.

Принцип действия

Уникальность этой конструкции заключается в ее «неизменности» под воздействием внешних факторов. Нагрузка на эту систему бывает достаточно большая. Ферма представляет собой множество объединённых в одну конструкцию треугольников. Нагрузка в них сосредоточена в месте соединения узлов, т.к. стержни лучше проявляют свои свойства в процессе сжатия-растяжения, а не на излом.

В современном строительстве чаще всего используют жесткое, а не шарнирное соединение стержней. Из этого следует, что при отделении одного из них от цельной конструкции они останутся в неизменном по отношению друг к другу положении.

Принцип расчета ферм вырезанием углов

Этот способ расчета ферм является самым простым. Данный способ преподают во многих технических учебных заведениях.

Ферма – это конструкция, нагрузка на которую сосредоточена в ее узлах. Следовательно, нужно рассчитать все внешние факторы, которые будут являться нагрузкой на узлы. Затем — вычислить реакцию опоры и найти узел, в котором присутствуют 2 стержня с приложенной на них силой.

Условно необходимо отделить всю остальную часть фермы и получить узел, в котором будет несколько известных значений и 2 неизвестных. Затем нужно составить равенство по двум осям и рассчитать неизвестные значения. Таким же образом выделяют следующий узел, и так до тех пор, пока ферма не будет рассчитана.

Основные типы ферм

• Балка Виренделя – это система, где все ее части образуют прямоугольные отверстия и тем самым соединяются в жесткую раму. Она по своей конструкции не подходит под строгий термин «фермы», т.к. в этой балке отсутствует пара сил. Ее разработал бельгийский инженер Артур Вирендель. Но т.к. эта конструкция достаточно массивна, ее редко можно встретить в современной архитектуре.

• Ферма Уоррена. Это упрощенная версия конструкции Пратта-Хова. Она работает по принципу сжатия-растяжения. Чаще всего выполнена из стального проката.
• Ферма Пратта. Патент на данное сооружение принадлежит отцу и сыну из Бостона. Калеб Пратт и Томас Уилсон были двумя инженерами. Они использовали сжатые части по вертикали, а растянутые — по горизонтали. Поэтому нагрузка одинаково хорошо распределяется как сверху, так и снизу.
• Ферма Больмана имеет достаточно сложную и неудобную конструкцию. Свою популярность в США данное сооружение получило из-за политических достоинств ее создателя. Изобретатель красноречиво говорил про ферму, пусть даже и не все соответствовало действительности. Больман сумел продвинуть свое изобретение с помощью американского правительства, которое порой принуждало градостроителей использовать данную конструкцию при проектировке мостов. Среди обладателей патентов строительных ферм есть немало наших соотечественников, но еще ни одна «русская» ферма не продвигалась в массы столь оригинальным способом.
• Ферма Финка является упрощенной версией фермы Больмана. Он просто укоротил все ее элементы и тем самым сделал ее более эффективной. Также она имеет схожесть с конструкцией фермы Пратта. Она отличается от нее лишь отсутствием нижней балки.
• Треугольная ферма. Также ее называют «бельгийской». Это современная конструкция, которая представлена в виде треугольников со шпренгелями.
• Кингпост — самый простой вариант фермы. Он представляет собой пару опор, опирающихся на вертикальную балку.
• Решётчатая городская структура была создана для замены огромных деревянных мостов. Она достаточно проста по своей конструкции. Для нее применяют обычные деревянные доски, присоединённые друг к другу под углом, которые, в свою очередь, образуют решетку.

Металлическая ферма. Металлические конструкции

Металлическая ферма изготавливается из стальных профилей, наиболее часто используется для этого уголок. Если предстоит обустроить более тяжелую конструкцию, то профиль должен иметь тавровое или двутавровое сечение. Для гидротехнических сооружений используется круглое сечение, а также профильная труба. Стропильная металлическая ферма достаточно широко применяется в конструкциях для перекрытия зданий, наиболее часто ширина пролета превышает 24 метра.

Конструктивные особенности стропильной металлической фермы

Главные конструктивные элементы

Разновидности ферм по решеткам и поясам

Детали повторяются с наибольшей периодичностью, что связано с равномерными длинами стержней для решетки и поясов, одинаковыми схемами узлов, а также наименьшим числом стыков, что позволяет унифицировать конструкции. Это дает возможность индустриализировать их производство. Их используют наиболее часто при обустройстве мягких кровель.

Металлические фермы, чертежи которых составляются до начала монтажа, могут быть одинаковыми, то есть трапециевидными. Сопряжение с колоннами позволяет устраивать достаточно жесткие узлы рамы, которые повышают качества жесткости всей постройки. В центральной части пролета на решетке данных ферм не имеется длинных стержней.

Они не предполагают необходимости устройства значительных уклонов. Что касается полигональных, они подходят для массивных построек, в которых применяются большие пролеты. При этом данные конструкции позволяют сэкономить материал. Подобное очертание для легких вариантов нерационально, так как получение незначительной экономии нельзя соизмерить с такими сложностями конструкции.

Можно выделить еще и треугольные, которые применяются для круглых крыш определенного вида. Они просты в исполнении, но обладают определенными конструктивными минусами, которые выражены в сложности опорного узла. Помимо прочего, получается перерасход материалов при изготовлении длинных стержней в центральной зоне решетки. Применение треугольных систем во многих случаях обязательно, например, там, где нужно обеспечить с одной стороны равномерный и значительный приток естественного света.

Системы решетки

Особенности проведения расчетов

Работа над изготовлением и соединением элементов

Монтаж металлических ферм производится поэтапно из элементов на прихватках. Связывание поясов осуществляется с применением уголка, который используется в количестве одного или двух штук. Верхние пояса выполняются из уголков, которые обладают неравными боками, а также имеют тавровое сечение. Сопряжение осуществляется по меньшим сторонам.

Для нижних поясов применяются равнобокие уголки. Стропильные фермы металлические могут обладать значительной длиной, при этом используются накладные и соединительные пластины. При нагрузках, образованных в границах панелей, применяется парные швеллер.

Раскосы устанавливаются под углом в 45 градусов, что касается стоек, то их монтаж производится под прямым углом. Для их выполнения используется равнобокий уголок, а крепление деталей осуществляется с помощью пластин.

Если система полностью сварная, то ее выполняют с применением тавр. После того как монтаж на прихватках завершён полуавтоматическим или ручным способом, можно приступать к проведению сварочных работ, затем каждый шов должен быть зачищен. Проведение окрашивания производится на завершающем этапе, следует использовать антикоррозийные составы.

Правила проведения устройства

Для обустройства чердака голые стены должны обладать соответствующей высотой, в некоторых случаях для этого крыша снабжается переломами у опор. Габариты панели верхнего и нижнего пояса должны быть эквивалентны. Для облегчения процесса применяется решетка.

Если угол наклона должен получиться равным 15-22 градусам, то высота конструкции должна быть равна 1/7 длины, узлы металлических ферм в нижнем поясе должны быть ломаными, это гарантирует снижение массы по сравнению с обычной треугольной на 30 процентов. При всем этом, один пролет не должен оказаться больше 20 метров в длину. Если необходим уклон в пределах 22-30 градусов, то система должна обладать треугольной формой, металлические конструкции фермы будут обладать высотой, которая равна 1/3 длины.

По той причине, что вес получится сравнительно небольшим, в качестве опоры можно использовать наружные стены, возведенные на незначительную высоту. Если длина пролета равна 14-20 метрам, в каждой ее половине следует сделать четное число панелей, длина которых равна 1,5-2,5 метра. В качестве наиболее подходящих для такой длины считается количество панелей, ограниченное восемью.

Если длина пролета превышает 35 метров, то следует применять фермы, которые предполагают использование двух треугольных элементов, соединенных между собой стяжками. В данном случае длинные раскосы центральных панелей допустимо устранить, уменьшив массу. Ферма треугольная металлическая в этом случае будет иметь верхний пояс, разделенный на 16 панелей, длина каждой из которых равна 2-2,75 метра.

Стальные профильные трубы

После того как вы поняли, как производится расчет металлической фермы, можно подумать о ее составляющих. Таким образом, конструкция, изготовленная из профильных труб, обладает менее внушительным весом по сравнению со швеллером или уголком. Такие детали легко собираются с использованием сварки.

Профильные трубы можно покрывать легкими материалами по типу ондулина, прозрачного шифера, а также битумных гонтов. Стальные трубы выполняются из стали и алюминия. Такие материалы обладают своими преимуществами, их удобно складировать, перевозить, а также загружать. Материал будет способен претерпевать значительные тепловые и механические нагрузки, он легко поддается обработке.

В основе металлических ферм используются оцинкованные профильные трубы по той причине, что они не подвергаются коррозии, имеют отличные эксплуатационные качества, а также смотрятся привлекательно. Все данные факторы обязательно принимаются в расчет при выборе материала для обустройства стальных ферм. Помимо прочего, монтировать такие системы достаточно просто, с чем способен справиться любой мастер.

В заключение

Используются для этого и толстостенные профильные трубы, которые обладают более внушительной несущей способностью. Такие конструкции применяются еще и при строительстве заборов, детских площадок, а также перегородок.

Теперь вы знаете, как проводить монтаж металлических ферм разных форм.

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

ферма сечение стержень коробчатый

Классификация и область применения ферм

Происхождение термина «ферма» берет начало от латинского firmus, то есть «прочный, крепкий».

Фермой называется система стержней соединенных между собой в узлах и образующих геометрически неизменяемую конструкцию. При узловой нагрузке жесткость узлов несущественно влияет на работу конструкции, и в большинстве случаев их можно рассматривать как шарнирные. В этом случае все стержни ферм испытывают только растягивающие или сжимающие осевые усилия.

Фермы экономичнее балок по расходу стали, но более трудоемки в изготовлении. Эффективность ферм по сравнению со сплошностенчатыми балками тем больше, чем больше пролет и меньше нагрузка.

Фермы бывают плоскими (все стержни лежат в одной плоскости) и пространственными.

Плоские фермы воспринимают нагрузку, приложенную только в их плоскости, и нуждаются в закреплении их связями. Пространственные фермы образуют жесткий пространственный брус, воспринимающий нагрузку в любом направлении (рис.9.1).

Рис. 9.1. Плоская (а) и пространственная (б) фермы

Основными элементами ферм являются пояса, образующие контур фермы, и решетка, состоящая из раскосов и стоек (рис. 9.2). Соединение элементов в узлах осуществляется путем непосредственного примыкания одних элементов к другим (рис 9.3,а) или с помощью узловых фасонок (рис. 9.3,б). Элементы ферм центрируются по осям центра тяжести для снижения узловых моментов и обеспечения работы стержней на осевые усилия.

Рис. 9.2. Элементы ферм

1 — верхний пояс; 2 — нижний пояс; 3 — раскосы; 4 – стойки

Рис. 9.3. Узлы ферм: а — с непосредственным примыканием элементов; б — на фасонках

Расстояние между соседними узлами поясов называется панелью (dв — панель верхнего пояса, dн — нижнего), а расстояние между опорами — пролетом (/).

Пояса ферм работают на продольные усилия и момент (аналогично поясам сплошных балок); решетка ферм воспринимает в основном поперечную силу, выполняя функции стенки балки.

Знак усилия (минус — сжатие, плюс — растяжение) в элементах решетки ферм с параллельными поясами можно определить, если воспользоваться “балочной аналогией”.

Стальные фермы широко применяются во многих областях строительства; в покрытиях и перекрытиях промышленных и гражданских зданий, мостах, опорах линий электропередачи, объектах связи, телевидения и радиовещания (башни, мачты), транспортных эстакадах, гидротехнических затворах, грузоподъемных кранах и т. д.

Фермы имеют разную конструкцию в зависимости от назначения, нагрузок и классифицируются по различным признакам:

по статической схеме — балочные (разрезные, неразрезные, консольные);

по очертанию поясов — с параллельными поясами, трапециевидные, треугольные, полигональные, сегментные (рис. 9.5);

Рис.9.4. Системы ферм: а — балочная разрезная; б — неразрезная; в,е — консольная; г — арочная; д — рамная;

по системе решетки — треугольная, раскосная, крестовая, ромбическая и др. (рис.9.6);

по способу соединения элементов в узлах — сварные, клепанные, болтовые;

Рис. 9.5. Очертания поясов ферм: а — сегментное; б — полигональное; в — трапецеидальное; г — с параллельными поясами; д-и — треугольное

по величине максимального усилия — легкие — одностенчатые с сечениями из прокатных профилей (усилие N 300кН).

Промежуточными между фермой и балкой являются комбинированные системы, состоящие из балки, подкрепленной снизу шпренгелем или раскосами либо аркой (сверху). Подкрепляющие элементы уменьшают изгибающий момент в балке и повышают жесткость системы (рис.9.4,^). Комбинированные системы просты в изготовлении (имеют меньшее число элементов) и рациональны в тяжелых конструкциях, а также в конструкциях с подвижными нагрузками.

Эффективность ферм комбинированных систем можно повысить, создав в них предварительное напряжение.

В фермах подвижных крановых конструкций и покрытий больших пролетов, где уменьшение веса конструкции дает большой экономический эффект, применяют алюминиевые сплавы.

Рис. 9.6. Системы решетки ферм

а — треугольная; б — треугольная с дополнительными стойками; в — раскосная с восходящими раскосами; г — раскосная с нисходящими раскосами; д — шпренгельная; е — крестовая; ж — перекрестная; и — ромбическая; к — полу раскосная

Ферма (конструкция)

Фе́рма (фр. ferme , от лат. firmus прочный) — стержневая система в строительной механике, остающаяся геометрически неизменяемой после замены её жёстких узлов шарнирными. В элементах фермы, при отсутствии расцентровки стержней и внеузловой нагрузки, возникают только усилия растяжения-сжатия. Фермы образуются из прямолинейных стержней, соединенных в узлах [1] .

Ферма состоит из элементов: пояс, стойка, раскос, шпренгель (опорный раскос).

История

Этот раздел статьи ещё не написан.

Классификация

Фермы классифицируют по следующим признакам:

• Характер очертания внешнего контура

• Параллельные пояса
• Ломаные пояса
• Полигональные пояса
• Треугольные пояса

• Треугольная
• Раскосная
• Полураскосная
• Ромбическая

• Балочный
• Арочный
• Консольный
• Балочно-консольный

• Стропильные

1. ферма Пратта (со сжатыми стойками и растянутыми раскосами)
2. ферма Уорренна (с решёткой из треугольников)
3. Бельгийская (треугольная) ферма
4. ферма с перекрёстными подкосами
5. ферма под верхний свет

• Подстропильные
• Мостовые
• Крановые
• Башенные

• Деревянные
• Металлические (стальные и алюминиевые)
• Железобетонные
• Из полимерных материалов

Область применения

Фермы широко используются в современном строительстве, в основном для перекрытия больших пролётов с целью уменьшения расхода применяемых материалов и облегчения конструкций, например — в строительных большепролётных конструкциях, типа мостов, стропильных систем промышленных зданий, спортивных сооружений, а также — при возведении небольших лёгких строительных и декоративных конструкций — павильонов, сценических конструкций, тентов и подиумов;

Фюзеляж самолёта, корпус корабля, несущий кузов автомобиля (кроме открытых кузовов, работающих как простая балка), автобуса или тепловоза, вагонная рама со шпренгелем — с точки зрения сопромата являются фермами (даже если у них отсутствует как таковой каркас — ферменную конструкцию в этом случае образуют подкрепляющие обшивку выштамповки и усилители), соответственно, в их расчётах на прочность применяются соответствующие методики.

Принцип работы

Этот раздел не завершён.

Если произвольным образом скрепить на шарнирах несколько стержней, то они будут беспорядочно крутиться вокруг друг друга, и подобная конструкция будет, как говорят в строительной механике, «изменяемой», то есть если на неё надавить, то она сложится, как складываются стенки спичечного коробка. Если составить из стержней обычный треугольник, то, конструкция сложится, только если сломать один из стержней, или оторвать его от других, такая конструкция уже «неизменяемая».

Конструкция фермы содержит в себе эти треугольники. И стрела башенного крана и сложные опоры, все они состоят из маленьких и больших треугольников. Так как любые стержни лучше работают на сжатие-растяжение, чем на излом, то нагрузка к ферме прикладывается в точках соединения стержней.

Фактически стержни фермы обычно соединяют между собой не через шарниры, а жёстко. То есть, если два любых стержня отрезать от остальной конструкции, они не будут вращаться относительно друг друга, однако, в простейших расчётах этим пренебрегают и считают, что шарнир имеется.

Методы расчета

Этот раздел не завершён.

Существует огромное количество способов расчёта ферм, как простых, так и сложных [2] . Один из самых простых — расчёт вырезанием узлов (шарниров, соединяющих стержни). Данный способ универсален и подходит для любых статически определимых ферм. Для расчёта фермы все силы, действующие на ферму, сводят к её узлам. Далее два варианта расчёта.

Первый — сначала выполняется определение реакций опор обычными методами статики (составление уравнений равновесия), затем рассматривается любой узел, в котором сходятся только два стержня. Мысленно отделяется узел от фермы, заменяя действие разрезанных стержней их реакциями, направленными из узла. В этом случае действует правило знаков — растянутый стержень имеет положительное усилие. Из условия равновесия сходящейся системы сил (два уравнения в проекциях) определяются усилия в стержнях, затем рассматривается следующий узел, в котором опять только два неизвестных усилия и так пока не будут найдены усилия во всех стержнях.

Другой способ — не определять реакции опор, а заменить опоры опорными стержнями, а затем вырезать все узлы (числом n) и для каждого составить по два уравнения равновесия. Далее решается система 2n уравнений и находятся все 2n усилия, включая усилия в опорных стержнях (реакции опор). В статически определимых фермах система должна замкнуться.

Метод вырезания узлов имеет один существенный недостаток — накопление ошибок в процессе последовательного рассмотрения равновесия узлов или проклятие размеров матрицы системы линейных уравнений, если составляется глобальная система уравнений для всей фермы. Этого недостатка лишён Метод Риттера. Есть и архаичный графический метод — диаграмма Максвелла-Кремоны, полезный, однако, в процессе обучения. В современной практике используются компьютерные программы, большинство из которых основано на методе вырезания узлов. Иногда в расчётах применяют метод замены стержней Геннеберга [3] .

Источник: iv-proect.ru

Железобетонная ферма — виды и область применения конструкции

Для проектирования перекрытий больших пролетов кровли в строительстве жилых одноэтажных и зданий промышленного назначения изготавливают железобетонные фермы. Устанавливают их с целью безопасности и удобной эксплуатации. С помощью установки такой конструкции осуществляется перераспределение получаемого веса на стены здания.

Фермы представляют собой каркас из соединенной арматуры. Верх и низ опоясывают стяжки. Стойки — вертикальные элементы конструкции, а расколы — части под наклоном. Между ними находятся раскосы и стойки, составные части решетки, а места их соединения называют узлами.

Разновидности ферм

Стропильные ЖБ фермы имеют различные типы и очертания. Внешний вид зависит от покрытия, расположения. Нижний пояс фермы имеет растянутую форму, а раскосы по краям армируют прочной и предварительно растянутой арматурой для снижения расхода металла. В элементах железобетонной конструкции, где арматура без высокой прочности, детали выполняют без предварительного напряжения.

Бывают сегментчатые, арочные, треугольные и с дополнительными параллельными поясами. Все изделия объединены в 2 основные группы: стропильные и безстропильные.

Существует несколько видов данных изделий, применяемых для различных конфигураций крыш.

Стропильные железобетонные конструкции используют для сооружения:

• покрытий с основой из плит и длиной, которая соответствует пролету;
• построек крыш с наклоном;
• зданий с малым уклоном без предварительного напряжения и с его применением.

Безстропильные железобетонные изделия включают в себя:

• раскосные фермы для построек с уклоном;
• безраскосные фермы с наклоном и незначительным уклоном, а также треугольные.

Размеры железобетонных конструкций

Согласно нормативной документации такие изделия изготавливаются с определенными размерами.

Все фермы изготавливаются согласно стандарту из тяжелого бетона, в некоторых элементах используется легкий. Широко применяемые сооружения с пролетами 18, 24, 36 метров. Их масса по ГОСТу от 6 до 50 тонн. Высота в середине пролета обычно 1/6—1/9 длины, а сечение поясов и решетки от 200—240 мм. Ширина верхнего ряда от 1/70 до 1/80 длины, размеры сечения высчитывают по формулам.

Нижний равен фактическим размерам верхнего, а высота определяется из фактического расположения вида арматуры. Прочность обеспечивает утолщение в узлах конструкции.

Расшифровка маркировки изделий

Маркировку этих железобетонных изделий обозначают буквами и цифрами, разделенными с помощью дефисов. Арабская цифра в первой связке — номер фермы по порядку, вид и длина в метрах. Числовое значение округляют в большую сторону. Вторая цифра указывает на несущую способность и ее число по порядку, для ферм с напряжением вписывают класс арматурной стали и бетона.

В третьей связке описаны особенности применения, таких как сопротивляемость к влиянию агрессивных сред, воздействие которой вызывает коррозию строительного материала в изделии или конструкции (буква С) или сейсмическая устойчивость (7—8 баллов). Проницаемость бетона отмечают буквами Н (нормальная) и П (пониженная). Если есть дополнительно заложенные элементы их также прописывают.

Для чего используют?

Для сооружений с пролетом больше 18 м применяют железобетонные напряженные изделия с использованием марок бетона специально созданных для этого типа изделий B30, B50. Конструкции сегментного очертания раскосой формы используют при постройке пролетов длиной 24 метра. Если покрытие с малым уклоном устанавливают безраскосные, что позволяет в полной мере использовать межферменное пространство по назначению. Они предназначены для эксплуатации в зданиях с агрессивной, разрушающей конструкции, средой.

Установка таких изделий зависит от характеристик самой постройки.

Чтобы покрыть большепролетные железобетонные конструкции, применяют сборные арочные элементы. Стропильная балка является опорой для подстропильных ферм. Это выполняют, если шаг колонны значительно больше шага несущих элементов. Их используют пролетом 12 м. А в зданиях, которые неотапливаемые, устанавливают треугольные виды железобетонных ферм под кровлю из металлических листов.

К преимуществам ЖБ ферм относят огневую устойчивость, надежность, прочность и долговечность.

Как изготовить конструктивный элемент?

Данное изделие производится строго по ГОСТу с помощью необходимого оборудования.

Основной нормативный документ на который опираются при выпуске таких конструкций из железобетона ГОСТ 20213–89. Процесс производства проходит в одно- и двухъярусных стенд-камерах. Проволоку натягивают гидравлическими домкратами, заливают бетон с помощью бетоноукладчика. Заключительный этап — термическая обработка.

Если железобетонное изделие длиной более 9 метров, то следует армировать его с применением напряженного арматурного металлопроката для повышения прочности. Если короче 8, 96 метра, в основном изготавливают ферму с ненапряженной арматурой.

Наиболее легкий процесс изготовления арочного безраскосного типа, внутреннее пространство которого отводится для различных систем коммуникации. Нижний пояс выполняют из арматурных канатов, высокопрочной проволоки или стержневой арматуры. Если вся технология выполнена правильно, на выходе получают морозостойкий, прочный, водонепроницаемый железобетонный продукт с устойчивостью к коррозии и трещинам.

Источник: znaybeton.ru

Производим деревянные стропильные фермы
для зданий и сооружений

Собственное производство деревянных стропильных ферм любой сложности.
Готовые деревянные стропильные фермы с применением МЗП MiTek (металло-зубчатых пластин).

Производим деревянные стропильные фермы
для зданий и сооружений

Собственное производство деревянных стропильных ферм любой сложности.
Готовые деревянные стропильные фермы с применением МЗП MiTek (металло-зубчатых пластин).

Производим деревянные стропильные фермы
для зданий и сооружений

Собственное производство деревянных стропильных ферм любой сложности.
Готовые деревянные стропильные фермы с применением МЗП MiTek (металло-зубчатых пластин).

Деревянные стропильные фермы

Мы производим деревянные стропильные фермы любой сложности с применением МЗП.

Чердачные стропильные фермы применяются для крыш домов, таунхаусов, офисных и административных зданий и т.д.

Мансардные стропильные фермы применяются для формирования верхнего этажа жилого здания независимо от материала основания нижнего этажа.

Арочные фермы не имеют нижнего пояса и не могут применяться в строительстве крыш с прямым потолочным покрытием. Такой тип ферм обычно применяют в строительстве ангаров, плавательных бассейнов и т.д., основание которых выполнено из металла или железо-бетона.

Рамные фермы представляют собой готовую деревянную конструкцию состоящую, из опорной и стропильной частей. Такие конструкции устанавливаются сразу на фундамент или могут формировать верхние этажи зданий торговых центров и т.д.

ПРОИЗВОДИМ ЧЕТЫРЕ ТИПА ФЕРМ НА МЗП MiTek

Типы ферм

Рамные конструкции

Рамные конструкции представляют собой готовую деревянную конструкцию состоящую из опорной и стропильной частей и устанавливаются сразу на фундамент. Такой конструктив упрощает и ускоряет монтаж, т.к. не требует отдельного монтажа опорной части, а состоит из готовых рам на МЗП MiTek. Конструкции данного типа не имеют нижнего пояса стропильных ферм, это означает, что по центру объекта будет максимальная высота относительно опорной части. Рамный тип конструкций позволяет достичь шага рам в 2,5 метра, это упрощает размещение больших оконных и дверных блоков между рамами. Максимальный пролёт данного конструктива составляет 30 метров, в опорных точках внутри объекта не нуждается.
Стоимость рамной конструкции на МЗП MiTek от 4 000 руб./м 2 в зависимости от высоты опорной части и величины пролёта.

Фермы арочного типа

Деревянные стропильные фермы арочного типа на МЗП MiTek могут быть полностью без нижнего пояса, их обычно называют фермы-ножницы. Но могут быть и с поднятым нижним поясом, максимально расположенным к коньку, такие фермы называют А-образные.

Стропильные фермы данного типа обычно используют при строительстве зданий и сооружений, имеющих основание из металла, кирпича или железо-бетона. Например, имеется объект со старой крышей и его решили перепланировать под склад, в который должен заезжать грузовой автомобиль, но стены объекта имеют высоту три метра. В этом случае идеально подходят деревянные стропильные фермы арочного типа на МЗП MiTek, при помощи которых становится возможным достигнуть высотной отметки в центре объекта до 7-8 метров. Максимальный пролёт данного конструктива составляет 30 метров при условии, что внутри объекта будут дополнительные опорные точки и 24 метра без них.
Стоимость деревянных стропильных ферм арочного типа на МЗП MiTek от 3 000 руб./м 2 ., (по площади здания, плюс свесы) в зависимости от высоты деревянной стропильной конструкции и величины пролёта.

Фермы чердачного типа

Стропильные деревянные фермы чердачного типа на МЗП MiTek имеют множество подтипов. Они могут быть односкатные, двускатные, а также полуфермы для вальмовых и шатровых крыш. Все они имеют нижний пояс. Мы изготавливаем данный тип деревянных стропильных ферм таким образом, что нижний пояс одновременно является межэтажным перекрытием.

Т.е. нижний пояс стропильной фермы является потолком для нижнего этажа и полом для чердачного помещения. Это позволяет существенно сэкономить при строительстве объекта, т.к. вам не придётся закупать и монтировать двутавровые балки для межэтажного перекрытия или класть железо-бетонную плиту. Наши деревянные чердачные стропильные фермы на МЗП MiTek монтируются на деревянный мауэрлат и не нуждаются в закладных. Деревянная обвязка (мауэрлат) крепится к армированному поясу или к стенам обычными шпильками. Максимальный пролёт данного конструктива составляет 30 метров при условии, что внутри объекта будут дополнительные опорные точки и 24 метра без них.
Стоимость деревянных стропильных ферм чердачного типа на МЗП MiTek от 2 500 руб./м 2 ., (по площади здания, плюс свесы) в зависимости от величины пролёта.

Фермы мансардного типа

Мансардные деревянные стропильные фермы на МЗП MiTek образуют полноценный этаж, как жилого, так и не жилого типа. Обычно такая конструкция устанавливается на опорную часть нижнего этажа, которая состоит из кирпича или бетона. Также как и стропильные деревянные фермы чердачного типа, мансардные фермы имеют множество подтипов, которые могут формировать крыши различных типов, например, вальмовую, четырёхскатную, щипцовую, двускатную и т.д. Максимальный пролёт данного конструктива составляет 30 метров при условии, что внутри объекта будут дополнительные опорные точки и 24 метра без них.
Стоимость деревянных стропильных ферм мансардного типа на МЗП MiTek от 4 000 руб./м 2 ., (по площади здания, плюс свесы) в зависимости от высоты деревянной стропильной фермы и величины пролёта.

Источник: mitek-russia.ru