Железобетонные фермы – размеры, расчет и производство

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.

Особенности расчета

Учитывая важность выполняемых функций стропильных и подстропильных ферм, к процессу их расчета, проектировки и монтажа необходимо отнестись максимально серьезно. Мельчайшая неточность может погубить всю конструкцию (читайте также статью «Бетонолом: как на этом инструменте можно заработать, как его выбрать и на что обращать внимание при покупке»).

Наиболее долго и надежно эксплуатируются элементы, выполненные из железобетона. Однако сложность монтажа в совокупности с большим итоговым весом ограничивает использования такого вида стропил. Они чаще всего используются в необычных случаях, когда, к примеру, необходимо сделать одноэтажное здание большой площади.

Железобетонные стропильные фермы различного метража

При расчете не все так легко, как может показаться на первый взгляд. Поэтому для его осуществления необходимым является определенный багаж знаний. В данном случае используется ГОСТ 20213 89 на фермы, изготовленные из железобетона.

Совет: очень важно не упустить ни единого фактора, который может оказать прямое либо косвенное влияние на итоговые прочностные качества.

Именно поэтому подобные расчеты должны проводиться еще на этапе проектирования хорошо ознакомленными с данной сферой людьми. Здесь важна каждая деталь – от выбора самого варианта конструкции стропил до выбора небольших соединительных элементов.

В расчетах необходимо обязательно учитывать три фактора:

1. Общую массу конструкции, которая включает в себя вес кровельного покрытия и вес стропильной системы.
2. Вес нагрузок, которые могут дополнительно возникать в процессе эксплуатации (снег, ветер и т.п.).
3. Вес периодических нагрузок (различные климатические явления или же случайные факторы).

Предельная точность во время расчетов поможет не только сэкономить общую смету, но и сделает объект максимально защищенным от всевозможных разрушений.

Ж/б фермы с параллельными поясами

Инструкция требует для изготовления ферм из железобетона применять высокоточное оборудование, которое способно выполнять работу с минимальными погрешностями. При монтаже стропил особенно важно надежно скрепить все элементы, дабы устойчивость объекта не была снижена.

Как изготовить конструктивный элемент?

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.

Рекомендуем вам следующие ресурсы по темам, связаным с домами — строительство, недвижимость, дизайн интерьера :

Новостройки и новые жилищные комплексы, обзоры

Стропильные фермы из железобетона

Такие конструкции могут существенно разниться по внешнему виду, исходя из своих параметров, в том числе, используемому материалу покрытия и способам их опирания. С их помощью можно возводить сооружения с огромными пролетами (больше 24 м). Кроме того, кровля при этом может быть скатной или же малоуклонной, а на покрытии сооружений могут использоваться фонари.

Стропильная железобетонная ферма 24 метра

Совет: используйте подобные ж/б фермы при возведении складов и других помещений промышленного типа.

Основные преимущества подобных конструкций:

• высокие прочностные качества;
• хорошая жесткость;
• стойкость к воздействию низких температур;
• устойчивость к воздействию агрессивных сред;
• пожаробезопасность.

Скелет сооружения

Изготовление бетонных элементов несущих конструкций

Для производства ж/б ферм используется бетон конструкционного типа (легкий или тяжелый), чаще всего аглопорибетон либо керамзитобетон. Сам процесс изготовления осуществляется в стендах-камерах, имеющих один либо несколько ярусов, на которых монтируются стальные формы с паровой рубашкой.

Для создания стоек и раскосов, закладываемых при армировании, используются вибростолы со специальными кассетными формами.

На фото — железобетонные балки и ж/б фермы

В качестве верхнего пояса при армировании чаще всего используются обычные стержни, а вот нижние пояса оснащаются высокопрочной проволокой, Ø 5 мм, которая собирается в струнопакеты. Для натяжения последних необходимо использование гидродомкратов, после чего туда добавляется бетонная смесь.

Спустя 2-3 часа изделие направляется в цех термообработки. На каждом процессе изготовления осуществляется контроль над качеством заранее напряженных изделий.

Процесс маркировки

Для маркировки такого материала используются буквы и цифры, написанные через дефис.

Буквами обозначают размер и тип заготовки, а цифры отображают, в том числе:

• дополнительные сведения;
• несущую способность;
• марку используемого бетона.

При помощи букв отображается и такая характеристика бетона, как проницаемость, которая показывает, насколько конструкция приспособлена к эксплуатации при агрессивных условиях:

• буква «П» обозначает пониженную приспособленность;
• при помощи буквы «Н» отображается нормальная приспособленность;
• изделия, которые могут выдержать 8-бальные сейсмологические явления, обозначаются буквами «С».

Конструкционные особенности ж/бетонных стропильных ферм

Ферма выступает в качестве скелета, который отображает то, какими очертаниями будет обладать крыша. Для того чтобы каркас отличался жесткостью, прочностью и устойчивостью, он должен быть выполнен с применением большого количества стали и армированных материалов, что значительно усложняет его схему. Только такая конструкция сможет обеспечить сохранность здания даже при экстремальных погодных условиях (узнайте здесь, что лучше — газобетон или газосиликат).

Однако все равно производители пытаются всячески снизить вес подобного «скелета». Достигается это, в первую очередь, благодаря использованию бетонов легких марок, что не оказывает никакого влияния на общую прочность конструкции.

Традиционным компонентом внутренней структуры ж/б ферм является высокопрочная арматурная сталь, легко противостоящая коррозионному воздействию. Благодаря этому попадание влаги или же крепкие морозы никаким образом не смогут повлиять на прочность кровли.

Сегментные и безраскосные конструкции

В качестве ее контура выступают работающие на изгиб два пояса, а вот стойки и раскосы, отвечающие за осевое усилие, являются решеткой.

Существует такие основные разновидности подобных ферм:

1. Сегментные, для которых характерным является пояс очертания и решетка раскосного типа.
2. Полигональные, когда пояса расположены параллельно или же в форме трапеции.
3. Арочные безраскосные, отличающиеся жесткими узлами.
4. Арочные раскосные, имеющие верхний пояс с криволинейными очертаниями, а также редкую решетку.

Довольно часто полигональные фермы с ровными элементами верхнего пояса заменяют сегментные. Такой способ является более экономически обоснованным.

Кроме того, существует такая классификация ферм:

• раскосые.
• безраскосые.
• типовые.

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.

Сфера применения различных типов ферм

1. Если кровля планируется строиться малоуклонной, наиболее оптимальным вариантом будет использование безраскосных ферм, в верхнем поясе которых устанавливаются дополнительные стойки. Чаще всего подобные здания оснащаются большим количеством систем коммуникации. Шаг для них составляет 6 или 12 м.
2. Когда же здание является однопролетным, и его отопление не планируется, идеальным вариантом будет использование безраскосных конструкций.
3. Скатные кровли оснащаются сегментным безраскосным либо раскосым каркасом.

Установка конструкции

При перекрытии одноэтажных зданий с одним или несколькими пролетами рулонными материалами, лучше всего воспользоваться типовыми ЖБИ.

Таких вариантов в настоящее время существует множество, давайте остановимся на их обозначениях:

• ФС – раскосные изделия, используемый на скатных крышах;
• ФБС – безраскосный тип ферм, применяемый для скатных крыш;
• ФП – изделия, используемые в качестве плитного покрытия, длина которого аналогична длине пролета;
• ФПМ – используется на малоуклонных крышах без преднапряжений;
• ФПН – для кровли с малым уклоном и преднапряженными стойками;
• ФБМ – безраскосные изделия, используемые на малоуклонных скатных кровлях;
• ФПС – встречаются на скатных крышах;
• ФТ – фермы безраскосного типа с треугольным очертанием.

Резка железобетона алмазными кругами с помощью УШМ

Нюансы при установке

Перед монтажом подобных конструкций необходимо максимально точно рассчитать несущую способность здания. Крепление осуществляется к расположенным на несущей стене либо колонне закладным деталям.

Совет: не следует начинать установку, не убедившись в полном соответствии качества элементов, а также их размеров.

Кроме того, вам понадобятся услуги сварщика, который должен будет соединить закладные детали и опоры. К первым привариваются и металлические прогоны, благодаря которым достигается оптимальное значение продольной жесткости каркаса.

В зависимости от формы, железобетонная ферма может быть:

1. Сегментной.
2. Арочной раскосной.
3. Арочной безраскосной.
4. Полигональной.

Весь процесс изготовления подобных конструкций осуществляется в соответствии с ГОСТ на конструкции бетонные или из ж/б.

Основными характеристиками при этом являются:

• прочность используемого бетона;
• его плотность;
• реакция на воздействие низких температур;
• диаметр слоя, окутывающего арматуру;
• используемая для армирования сталь и ее марка;
• реакция на коррозионное воздействие.

Стропильные готовые ЖБИ

Несмотря на высокие показатели прочности и надежности, подобные конструкции редко можно встретить в частных домах. Объясняется это сложностью установки и значительной массой получаемой кровли. А вот чаще всего данные ЖБИ можно увидеть на зданиях, пролет которых превышает 18 м, а шаг находится в пределах 6-12 м.

Алмазное бурение отверстий в бетоне специальной аппаратурой

Если же пролет менее 18 м, более выгодно будет использовать балки, однако при наличии большого числа коммуникаций, располагающихся внутри каркаса, лучше всего сделать выбор в пользу железобетона. А вот при разработке зданий, пролеты которых превышают 30 м, необходимо учитывать общий вес кровли, который будет значительным. Поэтому рационально будет разбить их на отдельные блоки, однако, при этом цена работ существенно повышается.

Если же смотреть с точки зрения соотношения цена/качество, то наиболее оптимальными вариантами будут сегментные либо арочные. На подобных фермах изменения усилий на поясах практически не происходит, при этом высота их опоры небольшая, в результате чего достигается минимизация общего веса конструкции, а также высоты стен.

Классификация по разным направлениям

Конструкторы создали в большом количестве, разные по формам и видам строительные фермы перекрытия. Конструктивным элементам понадобилась сортировка. В общую классификацию входят описание основных параметров.

По признакам определяют:

• назначение;
• материал изготовления;
• конструктивные особенности – тип поясов, решеток и способ опирания.

Конструкции бывают:

• обычными;
• комбинированными;
• с напряжением.

Элементы отличаются величиной усилий, их выпускают:

• легкими, одностенчатыми;
• тяжелыми, двустенчатыми, применяют для крупных сооружений.

Балку характеризует назначение:

• башенное;
• крановое;
• мостовое;
• опорное;
• стропильное;
• гидротехническое;
• транспортное.

Конструктивные особенности отличаются поясами двухпоясными и трехпоясными, которые имеют высокое сопротивление на изгиб горизонтальных плоскостей с повышенной устойчивостью на сжатие по периметру. Внешний контур наделен определенными габаритами, длиной, высотой и уклоном, имеет тип:

• вспарушный;
• параллельный;
• рыбчатый;
• многоугольный;
• параболический;
• трапецеидальный;
• треугольный.

Обратите внимание. На общественных зданиях применяют установку вспарушных и рыбчатых конструкций. В промышленном строительстве используют параллельные пояса.

Внешним контуром воспринимаются продольные силы, на решетки приходятся поперечные нагрузки.

Решетки тоже устанавливают разные:

• крестовые;
• раскосные;
• ромбические;
• треугольные.

Сооружения опираются на опоры в виде колонн, стен, подстропильных балок. Отсюда произошло разделение на тип:

• балочный;
• двух или многоопорный;
• арочный;
• вантовый;
• рамный;
• комбинированный.

Поперечное сечение стальных конструкций определяется по виду прокатного профиля:

• уголка;
• трубы;
• швеллера;
• тавра или двутавра.

У металлических ферм крепят прогоны, устанавливают уголки с резьбой для болтов.

Односкатные кровли строят с деревянными фермами, опирание стропильных ног осуществляется на стены строения.

У двускатных кровель висячих, наслонных и арочных, стропила ставят на мауэрлат, внутреннюю стену, поддерживают прогоном.

Открытые профили при парном соединении больших по длине элементов, могут функционировать по отдельности.

Когда происходит сжатие, чтобы они не сгибались в разные стороны, необходима установка соединительных прокладок. Если соединение осуществляют встык, применяют фасонку, уровень толщины которой зависит от нагрузок.

Изготовление ж/б ферм

Наиболее простой процесс производства у арочного безраскосного типа, узлы у которого армируются очень просто. Все полученное внутреннее пространство можно заполнить отводами под различные системы коммуникаций. Чаще всего используются при монтаже малоуклонных, плоских или же скатных кровель.

Для производства подобного материала берется бетон марки В30-В60, обладающий высокими прочностными характеристиками. Нижний его пояс могут составлять арматурные канаты, высокопрочная проволока либо же стержневая арматура.

Линия по производству ЖБИ

Кроме того, используются и легкие проволочные каркасы, которые предотвращают образование трещин в процессе эксплуатации. Чтобы нижний пояс было удобно обжимать, рекомендуется использовать длину каркасов меньше трех метров.

А вот для армирования элементов решетки и верхнего пояса применяются сварные арматурные каркасы, которые устанавливаются по двое в опорных узлах. В результате этого увеличивается прочность каркаса по наклонным сечениям. Набор поперечных 6-10 мм стержней, шаг которых 100 мм, составляет сварной каркас, используемый для армирования промежуточных узлов обоих поясов.

Для перевозки уже готовых конструкций используется специально оборудованная техника, к примеру, фермовоз ФКП-16. Вследствие роста спроса на стальные конструкции облегченного типа, спрос на ЖБИ падает. Однако согласно противопожарным требованиям лучшими являются именно ж/б фермы.

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.

Вывод

Приведенные в статье конструкции относятся к массивному строительству, которое не получиться осуществить своими руками, лучше для этого использовать специальную технику. Изготовление данных изделий также следует отдать профессионалам, использующих современные материалы и технологии расчета нагрузки (см.также статью «Бетонная брусчатка или как недорого обустроить место на участке»).

Данные ЖБИ незаменимы при возведении зданий, требующих широкие пролеты. Видео в этой статье поможет найти вам дополнительную информацию по этой тематике.

Средние расценки

Стоимость изделий нужно уточнять непосредственно у продавца или производителя. Для примерной ориентации можно ознакомиться с расценками из разного временного периода.

Прайс лист на фермы из металла:

В Москве изготовят изделие для навесов из профильных труб, конструкцию для коттеджа за 5500 руб. Любой вид продукции – профильный, арочный, для ангаров и гаражей предлагают купить в Михеево за 4300 руб. В Омске можно приобрести стропильную ферму за 1200 руб. В Тюмени продают железобетонные балки по 2500 руб.