Ферма — это решётчатая несущая конструкция из поясов и решётки (раскосов и стоек), которая перекрывает большие пролёты при минимальном расходе металла. За счёт того, что стержни работают преимущественно на осевое усилие — растяжение или сжатие, а не на изгиб, ферма легче сплошностенчатой балки того же пролёта в 1,5–2 раза. Именно поэтому фермы применяют там, где балка становится нерациональной: над цехами, складами, ангарами, спортзалами, автосалонами. Ниже — рабочая классификация ферм по очертанию поясов, диапазоны пролётов и нормы, по которым мы их проектируем и варим. Если вам нужен расчёт и рабочие чертежи под вашу нагрузку — смотрите раздел проектирование КМ и КМД.
Виды ферм по очертанию поясов
Тип фермы задаётся геометрией верхнего и нижнего пояса. От неё зависят и расход металла, и удобство кровли, и характер водоотвода.
- С параллельными поясами. Верхний и нижний пояс горизонтальны, высота постоянна по всей длине. Самый технологичный тип: раскосы и стойки повторяются, много одинаковых узлов и деталей, удобно для конвейерной сварки. Применяют под плоскую и малоуклонную кровлю, а также как связевые и подстропильные фермы.
- Треугольные. Верхний пояс образует двускатный контур с большим уклоном (от 1:3 и круче). Классика под кровлю из профлиста и асбоцемента, где нужен выраженный скат для водоотвода. Минус — острые узлы на опорах и переменная длина стержней решётки.
- Трапециевидные (полигональные). Верхний пояс ломаный, приближён к эпюре моментов, поэтому расход металла ниже, чем у треугольной. Уклон умеренный (1:8–1:12). Наиболее распространённый тип стропильных ферм для промышленных зданий.
- Сегментные (с криволинейным верхним поясом). Верхний пояс очерчен по дуге. Самые экономичные по металлу при больших пролётах, но каждый узел индивидуален — это дороже в изготовлении. Применяют в большепролётных и архитектурно значимых объектах.
Отдельно выделяют решётку: треугольная, треугольная со стойками, раскосная, шпренгельная. Тип решётки выбирают под шаг узлов и нагрузку от прогонов или плит покрытия.
Пролёты 18–36 метров
Рациональная область применения ферм начинается там, где балка тяжелеет — примерно с 18 м. Стандартный модульный ряд пролётов промышленных зданий: 18, 24, 30, 36 м. Строительная высота фермы (расстояние между поясами в середине пролёта) для ферм с параллельными и трапециевидными поясами обычно принимается в диапазоне 1/8–1/12 пролёта — по этому соотношению ферма получается жёсткой и не перерасходует металл. Шаг ферм в плане назначают 6 или 12 м в зависимости от системы покрытия (прогоны или крупноразмерные плиты) и шага колонн каркаса.
| Пролёт, м | Строительная высота фермы, м | Типовой шаг ферм, м |
|---|---|---|
| 18 | 2,0–2,5 | 6 |
| 24 | 2,5–3,0 | 6 (12) |
| 30 | 3,0–3,5 | 6–12 |
| 36 | 3,5–4,0 | 12 |
Значения ориентировочные: точную высоту и сечения назначает расчёт по фактическим снеговой и ветровой нагрузкам района строительства (СП 20.13330) и проверке предельных состояний по СП 16.13330. При пролётах свыше 36 м фермы, как правило, проектируют индивидуально, с монтажными стыками и укрупнительной сборкой на площадке.
Фермы по ГОСТ и нормам
Базовый документ на типовые лёгкие стропильные фермы — ГОСТ 23119-78 «Фермы стропильные стальные сварные с элементами из парных уголков». Он регламентирует унифицированные фермы из парных уголков для типовых пролётов 18, 24, 30 и 36 м — самый массовый тип для одноэтажных производственных зданий. Расчёт стальных конструкций ферм ведётся по СП 16.13330 (актуализированный СНиП II-23-81*), нагрузки и воздействия — по СП 20.13330. Марку стали проката назначают по ГОСТ 27772 (С245, С255, С345 и др.) с учётом климатического района и требований по хладостойкости.
Из чего делают фермы
Сечения стержней подбирают под усилие и тип узла. Три основных решения:
| Профиль | Сортамент | Где применяют |
|---|---|---|
| Парные уголки | ГОСТ 8509 (равнополочные), ГОСТ 8510 (неравнополочные) | Классические фермы по ГОСТ 23119, узлы на фасонках |
| Гнутосварная профильная труба | ГОСТ 30245 | Лёгкие фермы с бесфасоночными узлами, эстетичный вид |
| Тавр (роспуск двутавра) | из двутавра ГОСТ 26020 / ГОСТ 8239 | Пояса тяжёлых ферм, узлы без фасонок |
Фермы из парных уголков соединяются через фасонки (косынки) сварными швами по ГОСТ 14771 — это самое проверенное и ремонтопригодное решение. Фермы из гнутосварной трубы дают чистые бесфасоночные узлы и хорошо смотрятся в открытых интерьерах, но требуют аккуратной подготовки кромок под примыкание труб. Тавровые пояса удобны тем, что решётка приваривается прямо к стенке тавра без фасонок — их берут для тяжёлых большепролётных ферм. Подробнее о технологии — в разделе изготовление ферм; сопутствующие элементы каркаса смотрите в разделах балки и металлокаркас.
Ростайп проектирует и изготавливает фермы любых типов и пролётов на собственном производстве в Брянске. Изготовление ферм — от 75 000 ₽/т, комплект под ключ с проектом, доставкой и монтажом — от 110 000 ₽/т, разработка КМ+КМД — от 1 200 ₽/т. Пришлите пролёт, шаг и нагрузки — рассчитаем сечения и дадим смету: изготовление металлических ферм или общий прайс в разделе цены.
Частые вопросы
Какие бывают виды металлических ферм?
По очертанию поясов различают фермы с параллельными поясами, треугольные, трапециевидные (полигональные) и сегментные с криволинейным верхним поясом. Тип выбирают под уклон кровли, пролёт и требования к расходу металла: наиболее технологичны фермы с параллельными поясами, наиболее экономичны по металлу — сегментные.
Какой максимальный пролёт у металлической фермы?
Типовые стропильные фермы перекрывают пролёты 18, 24, 30 и 36 м. Пролёты свыше 36 м проектируют индивидуально, с монтажными стыками и укрупнительной сборкой на площадке. Рациональная область применения ферм вместо сплошных балок начинается примерно с 18 м.
Какой ГОСТ на металлические фермы?
Типовые лёгкие фермы из парных уголков регламентирует ГОСТ 23119-78. Расчёт стальных конструкций ведётся по СП 16.13330, нагрузки — по СП 20.13330, марка стали проката назначается по ГОСТ 27772.
Как определить высоту фермы по пролёту?
Для ферм с параллельными и трапециевидными поясами строительную высоту в середине пролёта обычно принимают в пределах 1/8–1/12 пролёта. Например, для пролёта 24 м это ориентировочно 2,5–3,0 м. Точное значение назначает расчёт по фактическим нагрузкам района строительства.
Из какого металла делают фермы?
Три основных решения: парные уголки по ГОСТ 8509/8510 (классические фермы с фасонками), гнутосварная профильная труба по ГОСТ 30245 (бесфасоночные узлы) и тавр из роспуска двутавра для тяжёлых поясов. Выбор зависит от усилий в стержнях и типа узлов.