В статье мы поговорим про железобетонные фермы различной длины. Завершающий момент постройки здания или сооружения – это монтаж крыши. Этот элемент основной, он является главным для обеспечения безопасности здания. Кроме того, крыша оказывает прямое влияние на комфортное пребывание в здании жильцов или персона (если речь идет о промышленном сооружении). Несущими элементами кровли достаточно часто выступают железобетонные и стропильные фермы. С их помощью удается перераспределить основной и дополнительный вес на стены сооружения.
Почему важно проводить расчеты?
Если учесть тот факт, что функции подстропильных и стропильных железобетонных ферм 18 м длины очень важны в конструкции здания, то необходимо максимальной серьезностью и тщательностью подойти к расчету, проектировке и монтажу.
Небольшая неточность может сказаться на прочности всего здания. И эксплуатация его вряд ли будет возможна.
При расчетах следует учитывать такие данные:
| Снеговые районы | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII |
| Sg, кПа (кгс/м2) | 0,8 (80) | 1,2 (120) | 1,8 (180) | 2,4 (240) | 3,2 (320) | 4,0 (400) | 4,8 (480) | 5,6 (560) |
Максимальная надежность и прочность у элементов, которые изготавливаются из железобетона. Но есть один минус – монтаж железобетонных ферм 18 м длиной очень сложный, да и суммарная масса конструкции очень большая. Сложность проведения монтажных работ – это момент, который ограничивает использование стропил такой конструкции. Как правило, фермы такого типа можно встретить в не очень обычных случаях. Например, если нужно построить одноэтажное сооружение большой площади.
На что опираться при расчетах?
Не стоит думать, что расчеты проводятся просто и никаких «подводных камней» нет. Придется обзавестись немалым багажом знаний, чтобы осуществить проектирование. При работе нужно опираться на ГОСТ 20213-89, который распространяется на железобетонные фермы 12 м и другой длины.
Обратите внимание на то, что нельзя упускать даже самые незначительные моменты. Потому как в итоге вы косвенно или прямо повлияете на то, какие прочностные характеристики будут у готового изделия. По этой причине нужно все расчетные работы проводить в момент проектирования. Причем рекомендуется доверить это профессионалам, ведь нельзя упускать даже малейшие детали. Важно учитывать не только выбор конкретного варианта стропил, но и мелких элементов для соединения.
Какие факторы нужно учесть?
При проведении расчетов стропильных и подстропильных железобетонных ферм нужно опираться на такие факторы:
- Общая масса всей конструкции. К ней относится масса системы стропил и покрытия.
- Массу периодических нагрузок. К ним относят климатические явления, а также случайные (например, возможное хождение человека).
- Масса дополнительных нагрузок, которые могут возникать при эксплуатации здания (например, снег, действие ветра, и проч.).
Точность при расчетах позволит значительно сэкономить на строительстве. Но вы еще и сделаете максимально защищенный объект, на который не смогут воздействовать различные негативные факторы.
Для того чтобы изготовить ферму, нужно использовать исключительно высокоточное оборудование. Важно, чтобы оно было способно выполнить нужную работу с минимальной погрешностью. В процессе монтажа стропильной системы важно осуществлять надежное крепление всех элементов, чтобы не потерять устойчивость конструкции.
Стропильные железобетонные элементы
Существует большое количество конструкции железобетонных ферм, у них различный внешний вид. Также можно найти отличия в используемых для изготовления материалах, способах опирания на стены. При помощи таких конструкций можно без труда построить здания, в которых достаточно большие пролеты – более 24 м. тип кровли может быть малоуклонным или скатным. На покрытии можно использовать фонари. Нужно отметить, что такие железобетонные конструкции лучше всего использовать при строительстве промышленных помещений, складов, ангаров.
Преимущества подобных сооружений следующие:
- Очень высокая прочность здания в целом и отдельных элементов.
- Не воздействуют низкие температуры на материал.
- Пожаробезопасность.
- Высокая степень жесткости.
- Высокая устойчивость к воздействию агрессивной среды любого типа.
Но можно и недостаток выделить – сложно смонтировать, так как у конструкции большой вес. Но это незначительный минус, так как его затмевают все преимущества, перечисленные выше.
Как изготавливаются фермы
Для изготовления используется тяжелый или легкий бетон (конструкционный тип). Обычно для изготовления ферм применяют керамзитобетон и аглопоритобетон. Изготовление проходит в специальных камерах-стендах, которые имеют несколько (иногда всего один) ярусов. На этих ярусах производится монтаж стальных форм с рубашкой парового типа. Обязательно нужно осуществлять правильный расчет железобетонных ферм. Это повлияет на все характеристики строения.
Для того чтобы создать стойки и раскосы, которые закладываются непосредственно при армировании, нужно использовать вибростол. На нем должны быть специальные кассетные формы. Верхний пояс армирования – это простые стержни, ничего сложного в конструкции нет. Но нижний пояс – это высокопрочная проволока диаметром 5 мм, собранная в специальные струнопакеты.
Чтобы осуществить натяжение этих струнопакетов, нужно использовать гидродомкраты. Как только натянутся пакеты, можно начинать заливку бетонного раствора. Через 2-3 часа можно ферму подвергать термической обработке. Обратите внимание на то, что на каждом этапе нужно осуществлять контроль качества натяжения струнопакетов.
Процедура маркировки изделий
Для того чтобы выполнить маркировку готового изделия, используют цифры и буквы. Пишут их через дефис. Буквы – это тип и размер заготовки, цифры могут отражать различные характеристики, например:
- Несущую способность конструкции.
- Дополнительные данные.
- Марку бетона, используемого при изготовлении.
Буквами также может отражаться проницаемость бетона. Это характеристика, которая показывает приспособленность конструкции к эксплуатации при различных агрессивных условиях, например:
- Буква «П» в маркировке говорит о том, что у изделия пониженная приспособленность.
- Буква «Н» отображается в том случае, если приспособленность нормальная.
- У изделий, выдерживающих сейсмическую активность до 8 баллов, будет буква «С» в маркировке.
Особенности конструкции ЖБИ
Ферма – это, по сути, «скелет» крыши. Именно она позволяет выполнить очертания будущей конструкции. Чтобы придать каркасу жесткость, прочность, устойчивость, необходимо изготавливать фермы с применением большого количества армированных материалов и стали. В результате этого существенно усложняется схема всего изделия. Только подобные конструкции смогут обеспечить сохранность всего сооружения даже при воздействии экстремальных погодных явлений.
Но, несмотря на это, большая часть производителей стремится к тому, чтобы уменьшить массу готового изделия. При этом прочность, как понимаете, не страдает, ведь используется бетон легких марок. В результате получается уменьшить массу фермы, но не потерять при этом прочность.
Конструктивные особенности ферм
Традиционный компонент любой фермы, изготовленной из железобетона – это арматурная сталь. Она достаточно легко противостоит воздействию коррозии. Поэтому высокая влажность и низкая температура не сможет даже незначительно повлиять на прочность кровельной конструкции. Контур фермы – это два пояса, которые работают на изгиб. Решетка – это раскосы и стойки, которые отвечают за усилие, действующее по оси. Можно выделить следующие разновидности ферм:
- Сегментные железобетонные фермы. Для них характерной чертой является наличие раскосной решетки и очерчивающего пояса.
- Полигональные – пояса находятся параллельно или расположены в виде трапеции.
- Безраскосные арочные – отличаются наличием жестких узлов.
- Раскосные арочные – имеют криволинейный верхний пояс и обрешетку.
Достаточно часто можно встретить такое, что железобетонные фермы с покрытием полигонального типа и ровными элементами на верхнем поясе заменяются сегментными. Этот вариант оказывается более выгодным с экономической точки зрения. Также можно провести такую классификацию ферм:
- Типовые.
- Раскосые.
- Безраскосые.
Где применяются фермы
Можно выделить несколько сфер применения разных типов железобетонных ферм 24 м и иной длины для изготовления стропильной системы сооружения:
- При изготовлении малоуклонной кровли лучше всего использовать безраскосные фермы. В верхнем поясе рекомендуется устанавливать дополнительные стойки. Как правило, такие здания имеют большое количество коммуникационных систем. Расстояние между двумя соседними фермами – 6 или 12 метров.
- При строительстве однопролетного здания (при отсутствии отопления) лучше всего использовать безраскосные конструкции.
- Кровли скатного типа лучше всего оснащать безраскосными сегментными или раскосыми каркасами.
Если планируется перекрывать рулонным материалом одноэтажные здания с несколькими пролетами, лучше воспользоваться типовыми изделиями из железобетона.
Существует большое количество вариантов, но давайте подробнее поговорим о том, как они обозначаются:
- ФБС – безраскосные фермы, используемые для изготовления скатной кровли.
- ФС – изделия раскосного типа, которые применяются также на кровлях скатного типа.
- ФП – изделия, которые используются как плитное покрытие. Длина материала такая же, как у пролета.
- ФПН – для конструкции кровли, у которой малый угол наклона и стойки преднапряжены.
- ФПМ – применяется на кровлях с низким углом наклона без преднапряжения.
- ФБМ – изделия безраскосного типа, которые используются на скатных крышах с малым уклоном.
- ФТ – безраскосные типы ферм треугольного очертания.
- ФПС – зачастую их можно встретить на крышах скатного типа.
Что учитывать при установке?
Прежде чем производить установку таких конструкций, нужно точно посчитать, какая у здания несущая способность. Крепеж должен производиться к закладным элементам на несущих стенах или колоннах. Учтите тот факт, что нельзя начинать монтаж, пока не убедитесь в том, что качество и размеры всех элементов соответствуют норме.
При работе нужно использовать сварку – с ее помощью осуществляется соединение опор и закладных элементов. К опорам также нужно приваривать прогоны из металла, с их помощью вы достигнете оптимального значения жесткости каркаса. Ферма может быть такого типа:
- Арочной (раскосной и безраскосной).
- Сегментной.
- Полигональной.
Вся процедура изготовления должна быть осуществлена в полном соответствии с ГОСТом. При этом нужно опираться на основные характеристики изделий:
- Прочность бетона, используемого при изготовлении.
- Плотность бетона.
- Реакцию на действие низкой температуры.
- Марку стали и элементы армирования.
- Реакцию на воздействие коррозии.
- Диаметр слоя, который окутывает арматуру.
Несмотря на то что у конструкций высокие прочностные характеристики, их вряд ли встретите в частном строительстве. Причина в том, что монтаж очень сложен и суммарная масса чересчур велика. Очень часто изделия из железобетона можно встретить на сооружениях, которые имеют длину более 18 метров. При этом шаг между фермами составляет 6..12 м.
В том случае, если пролет не больше 18 метров, разумнее применять балки. Но если намечается прокладка большого количества элементов систем коммуникаций, которые будут расположены в каркасе, то все же стоит отдать предпочтение изделиям из железобетона.
В случае если вы планируете построить здание, у которого пролет будет больше 30 м, нужно учесть суммарную массу кровли. А ведь этот параметр будет весьма большим. Рациональнее окажется разбивать всю конструкцию фермы на блоки. Но есть недостаток такого способа – стоимость проведения работ увеличится в разы. Даже строительство с использованием железобетонных ферм 24 м длиной будет менее затратно.
Если посмотреть на все со стороны соотношения качества и цены, то оптимальным вариантом окажется использование арочных или сегментных конструкций. На них почти нет изменения усилия на поясах. Но нужно отметить и то, что высота опоры не очень большая. В результате можно добиться существенного уменьшения массы сооружения.
Строительство с использованием ферм
Самый простой вариант строительства – это установка безраскосной арочной фермы. У нее достаточно просто происходит армирование узлов. Все пространство, которое получается внутри, без труда можно заполнить отводами для разнообразных систем коммуникаций. Очень часто это выполняют при строительстве плоских, малоуклонных и скатных конструкций.
Для изготовления ферм необходимо использовать марку бетона В30-В60. У него высокая прочность, а масса получается достаточно низкой. В нижнем поясе используются канаты из арматуры, стержни, прочная проволока.
При изготовлении армирования допускается использовать каркас из легкой проволоки. Он позволит избежать образования трещин при эксплуатации сооружения. Для удобной обжимки нижнего пояса лучше всего применять каркасы не больше 3 м.
Для того чтобы выполнить армирование компонентов верхнего пояса и решетки, нужно использовать каркасы из арматуры сварного типа. Они должны устанавливаться в опорных узлах. При этом увеличится прочность всего каркаса в наклонных сечениях. Для усиления промежуточных узлов на поясах используются наборы стержней толщиной 6..10 мм с шагом 100 мм. Именно они и составляют каркас сварного типа.
Для перевозки уже готовой конструкции используется специальная техника, например, фермовоз ФКП-16. Так как происходит увеличение роста спроса на стальные конструкции облегченного типа, неизбежно падает спрос на ЖБИ. Но, согласно противопожарным требованиям, в своем роде лучшими являются ж/б фермы.
