Металлические фермы для металлоконструкций: что это такое, как их изготавливают, сферы применения

Применение металлических ферм в строительстве увеличивает прочность и надежность сооружения и экономит временные и финансовые ресурсы. В данной статье рассмотрим, что такое металлические фермы, как их изготавливают и в каких сферах они находят широкое применение.

Что такое металлические фермы для металлоконструкций?

Металлическая ферма — конструкция из металлических стержней, которая используется в строительстве для возведения каркаса здания или сооружения.

Балки имеют форму треугольника или прямоугольника и в конструкции называются поясом, располагаются горизонтально сверху и снизу, образуя силовую раму. Стержни между поясами объединяются в решетку конструкции. Перпендикулярно к поясам устанавливаются стойки, а по диагонали между ними помещаются раскосы — под углом в 30-60 градусов. Стержни соединяются при помощи сварки или болтового соединения, места соединений называются узлами.

Применение металлических ферм дает возможность возводить пролеты без необходимости использования большого количества опорных столбов и несущих стен. В отдельных случаях проекты допускают полное отсутствие опор, то есть всю нагрузку принимают на себя пролеты из металлических деталей.

Существует два типа конструкций ферм, которые различаются по работе в пространстве — плоская и пространственная.

Плоская ферма отличается тем, что все ее элементы расположены в одной плоскости — не имеют перекрытий или смещений по высоте.

Пространственная ферма состоит из нескольких плоских ферм и отличается объемом — такую конструкцию имеют башенные краны и башни линии электропередач.

Как изготавливаются металлические фермы

Изготовление металлических ферм для металлоконструкций состоит из нескольких этапов: проектирования, подготовки и обработки материалов и финальной сборки.

Проектирование. Процесс проектирования металлических ферм включает в себя определение оптимальной формы и размеров балок, выбор подходящих материалов и вида соединения. При осуществлении расчетов учитываются климатические условия в районе строительства: ветровые и снеговые нагрузки, сейсмическая активность и влажность. От точности расчетов зависят долговечность и надежность металлических ферм.

Подготовка и обработка материалов. На этом этапе происходит закупка и подготовка необходимых материалов, а также в соответствии с требуемыми размерами и формой производится резка и формовка металлических элементов с использованием специального оборудования — гильотин, гибочных машин и сварочных установок.

Рассмотрим пример изготовления стойки. На этапе заготовки материала происходит отрезание металлического стержня определенной длины. Чтобы создать идеальную форму стойки, стержень формируется при помощи гнутокатов. Контуры заготовки обрабатываются фрезеровочным станком для удаления остаточных загрязнений и сглаживания краев. Если проектом предусмотрено крепежное, а не сварочное соединение с другими элементами фермы, то в заготовке просверливаются отверстия для крепежных элементов — болтов и заклепок.

Для изготовления металлических ферм в металлоконструкциях обычно применяется углеродистая сталь, алюминий или чугун.

• Сталь. Наиболее распространенный выбор, отличается относительно низкой ценой и широким выбором доступных размеров и форм, что делает ее универсальным выбором для строительства различных типов ферм;
• Алюминий. Алюминиевые фермы обычно применяются в ситуациях, где существует ограничение по весу, требуется легкая конструкция, например, в строительстве небольших ангаров, спортивных сооружений или павильонов. Они как нельзя лучше подходят для использования в приморских и побережных областях, где присутствует высокая влажность;
• Чугун. Чугунные фермы более тяжелые и менее гибкие, поэтому применяются реже остальных. Чугунные столбы или колонны часто закупаются для возведения прочного и устойчивого фундамента — к примеру, при строительстве мостов.

Сборка. Вначале осуществляется предварительная подготовка элементов: удаление окалины или очистка поверхности,  выравнивание согласно заданным планам и чертежам.

На этапе скрепления элементов используются различные методы соединения — болты, заклепки или сварка. Выбор метода связан с требованиями прочности и конструктивными особенностями фермы. Например, болтами объединяются элементы металлической фермы в конструкции крыши над открытым стадионом или парковкой. Такой тип соединения достаточно прочен, а вся конструкция подлежит разборке и переносу в случае необходимости.

На завершающем этапе сборки проводится критическая проверка точности, где измеряются углы и длины элементов и их соответствие проекту и заданным параметрам. Затем элементы металлической фермы проходят заключительную обработку для улучшения внешнего вида и устойчивости к коррозии: шлифовку сварных швов, нанесение защитного покрытия или окраску.

Сферы применения металлических ферм

Металлические фермы обеспечивают прочность, устойчивость и функциональность различных типов сооружений и широко применяются во многих отраслях:

Складские и производственные помещения. Металлические фермы используются для каркасов сооружений, обеспечивают необходимую прочность и устойчивость и дают возможность строить складские и производственные помещения с минимальным  количеством финансовых затрат. Также помогают освободить значительные пространства для хранения грузов и размещения промышленного оборудования.

Торговые центры, выставочные комплексы и спортивные объекты. Металлические фермы в составе металлического каркаса сооружений помогают разместить широкие окна и увеличить общую светопроницаемость. Благодаря хорошему дневному освещению, в помещениях с металлическими фермами удобно проводить выставочные мероприятия, а высокий и светлый потолок в торговом центре улучшает настроение посетителей, потому что создает ощущение простора. Спортивные объекты тоже нуждаются в светопроницаемости и свободном пространстве для проведения спортивных соревнований.

Аэропорты и железнодорожные вокзалы. Металлические фермы используются при строительстве аэропортов и железнодорожных вокзалов для возведения навесов от неблагоприятных погодных условий и ветровых нагрузок над пассажирскими и терминальными зданиями.