Стропильные, подстропильные железобетонные фермы

Железобетонные фермы применяются в зданиях каркасного типа в качестве несущих узлов для кровли. Задача ферм – принять на себя нагрузку от кровли и равномерно распределить ее между колоннами и фундаментом сооружения. Фермы являются ответственными элементами всего здания, поэтому проектируются и изготавливаются только на специализированных предприятиях. Из-за большой массы каждой фермы, при монтаже на объекте, применяется специальная грузоподъемная техника.

Виды ферм и их описание

Конструкция железобетонной фермы состоит из: верхнего и нижнего пояса, вертикальных стоек и наклонных раскосов – все эти элементы в комплексе составляют каркас фермы. Точки соединения отдельных элементов называются узлами. Ферма изготавливается из железобетона, каждый ее элемент имеет прямоугольное сечение.

Ферма может быть цельной или составной, для последующего соединения. В строительной отрасли применяют два основных вида ферм: стропильные (используются на пролетах менее 24м) и подстропильные.

Стропильные различаются по формам поясов:

• арочные (сегментные);
• с ломаным верхним поясом (полигональные);
• с параллельными поясами;
• треугольные.

На фермах встречаются несколько видов решеток:

• треугольная;
• раскосная;
• безраскосная.

В случае, когда расстояние между опорами больше, чем длина стропильной фермы, применяются дополнительные подстропильные фермы. Они монтируются вдоль и присоединяются с помощью закладных изделий. Подстропильные фермы в сечении тавр, полка которого усиленна в местах опоры на колонны. Такие фермы тоже разделяются на виды:

– ФПС – под скатную крышу;

– ФПМ – под малоуклонную кровлю;

– ФПН – для малоуклонной кровли со стойками (с предварительно напряженной арматурой);

– ФП – для установки перекрытий из плит на весь пролет.

Стропильные и подстропильные фермы: чем отличаются?

Основная задача железобетонных ферм – полное перекрытие пролетов в помещениях. Фермы это основание под будущую кровлю, как обычные кровельные стропила. Пояса стропильной фермы бывают разных конфигураций:

• – параллельные линии;
• – трапеция;
• – сегментная;
• – криволинейная.

Такие конфигурации помогают наиболее оптимально перераспределить воспринимаемые нагрузки от кровли. Фермы прочны и устойчивы. Предельная длина такой фермы – 24 метра.

Стропильные фермы используются совместно с подстропильными в том случае, если дистанция между несущими стенами, колоннами слишком большая. В строениях, несущие стены которых, поперечные, подстропильные фермы укладываются продольно, увеличивая устойчивость и надежность кровли. С целью повышения характеристик (прочность, надежность, снижение веса) ферм их усиливают пучковой арматурой.

Производство и армирование ферм

ГОСТ 20213-2015 регламентирует применение при изготовлении ферм следующих марок бетона М400-М700, а для устройства армирующего пояса используют сталь А400, А600, А800, А1000, допускается применение арматурных канатов К1400 и К1500, арматура связывается между собой с помощью проволоки Вр1200 и Вр1600.

Предварительно напряженная арматура применяется в строительной конструкции, длинна которой более 9 метров. Чтобы избежать образования трещин, иногда, применяют дополнительные каркасы из стальной проволоки.

На опорных точках, парами монтируются сварные элементы из стального круга, из них и изготавливают армирующий каркас верхнего пояса. Эта мера позволяет усилить прочность всей конструкции, а особенно в ее наклонных сечениях. Применяют арматуру диаметром 60-10мм, расстояние между прутками 100мм. В точках соприкосновения, дополнительно, прутки сваривают между собой.

Производство ферм происходит на специализированных бетонных заводах. В подготовленную опалубку, устанавливается арматурный каркас и происходит заливка бетонной смеси. Далее идет операция уплотнения вибраторами. 21 сутки – именно столько требуется бетонной смеси, чтобы набрать свои максимальные физические характеристики, пока этого не произошло изделие запрещено эксплуатировать. Дополнительно в смесь добавляются специальные присадки, улучшающие его морозостойкость и пластичность.

Перевозка ферм

Для перевозки готовых ферм используют специализированный транспорт – тягач с прицепом-фермовозом, распространенный вариант платформа ФКП-16. Транспортировка ферм осуществляется только в рабочем положении и с опорой на края, в противном случае, ферма может прийти в негодность, треснув.

Чтобы исключить сдвиг, перемещение или падение ферм, на платформе фермовоза, нижнюю часть пояса тщательно закрепляют.

Обозначение

Для удобства предусмотрено, что в обозначении (маркировке) ферм прописываются все основные характеристики и технические нюансы. ГОСТ 23009 оговаривает применяемые маркировки, значения и аббревиатуры.

Группы букв и цифр в начале обозначает:

1. Номер типоразмера фермы;
2. Тип ж/б изделия;
3. Общая длина, округленная до 1 метра.

Следующая группа, содержащая буквы и цифры, отделяется дефисом и обозначает:

1. Несущая способность, выраженная цифровым индексом;
2. Класс, если используется предварительно напряженная арматура;
3. Марка используемого бетона (только для изделий из легкого бетона).

По необходимости отображается третья группа знаков и оговаривает она:

1. Кислотную, щелочную и коррозионную стойкость;
2. Сейсмоустойчивость;
3. Информацию, об имеющихся закладных или технологических отверстиях.

Пример обозначения.

Изделие: ж\б ферма ЗФС длиной 18м, с шестой несущей способностью, напрягаемой арматурой А600 из легкого бетона, с закладными.

В соответствии с ГОСТ 20213-2015 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ “ФЕРМЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ”, фермы следует изготовлять в соответствии с требованиями настоящего стандарта, а также рабочих чертежей и технологической документации, утвержденной в установленном порядке, по рабочим чертежам серий 1.063.1-4 [1], 1.463.1-16 [2], 1.463.1-3/87 [3], 1.463.1-1/87 [4], 1.463.1-17 [5], 1.463.1-19 [6], 1.463.1-4/87.

Форма и основные размеры ферм

Таблица А.1

Продолжение таблицы А.1

Установка ж/б фермы на оголовок колонны

Смонтированная ферма крепится к колонне, путем сваривание между собой, имеющихся на обоих изделиях, закладных. В месте стыка получается узел, который гарантирует надежность соединения. В случае, если стропильная ферма устанавливается непосредственно на оголовок колонны, значит, в процессе установки требуется обязательно совместить закладные элементы обоих изделий для дальнейшего сваривания их монтажным швом. Встречаются проекты, согласно которых, на одну колонну необходимо установить две фермы, в таких случаях обе фермы привариваются к закладным опоры.

Подконтрольные фермы устанавливаются на колонны по тому же принципу – путем совмещения и сварки закладных элементов. В случае, когда стропильная ферма укладывается на стыке концов подстропильной конструкции, то приваривание происходит только к одной из них.

Закладными элементами так же привариваются и плиты перекрытия, которые укладываются на опоры, а щели, образовавшиеся между плитами, замазываются самым простым цементно-песчаным раствором.

Установка, монтаж

До начала монтажных работ на колоннах монтируются люльки или лестницы, в которых будут размещаться монтажники, осуществляющие контроль за процессом установки. С помощью специальных траверс, подъемный кран поднимает ферму (для изделий длинной 18 метров зацеп осуществляется в 2 узлах, а для 24-метровых в 4 узлах). Чтобы ферму было легче и удобней направлять  на опорные колонны – снизу крепятся специальные канаты.

Пять монтажников – именно столько необходимо людей, для быстрого и качественного монтажа фермы на опоры. Из пяти двое располагаются у оголовков колонн на лестницах (люльках), двое на уже смонтированном покрытии и один на земле. Монтажники с колонн подают команду, после которой крановщик медленно подает ферму к оголовкам колонн. Между верхними поясами, рядом расположенных ферм, ставится фиксирующая распорка. Ферма опускается, одновременным совмещением отметок на колонне и на ней, ход этого процесса контролируется и управляется при помощи канат с земли и монтажников на колоннах.

Нормативы, регулирующие процесс установки ж/б ферм, отображены в СП 63.13330.2018. С целью равномерного распределения нагрузок и центра тяжести, в процессе установки, нужно строго соблюдать взаимное размещение рисок (отметок) на колоннах и фермах. Только после того, как внизу закончены все работы по монтажу конструктивных элементов, можно приступать к установке ферм. В случае, если до этого были установлены подстропильные элементы, то установка производится на утолщенные участки.

Во время монтажа ферм, они выставляются и фиксируются между собою, при помощи специальных временных связей, это означает, что за один рабочий день следует обязательно смонтировать хотя бы две фермы и часть перекрытий между ними. В дальнейшем балки, плиты монтируются уже после установки следующей фермы, чтобы крепко связать всю конструкцию. Вносить изменения в очередность монтажа возможно, только в случае, если это оговорено проектом.

Допускается смещение осей ферм и колонн относительно друг друга не более чем на 5 мм, а смещение опорных узлов возможно только до 20мм. Оси поясов в вертикальной плоскости могут отклоняться не более чем на 25м.

Качественная кровля возможна только в случае правильно и профессионального монтажа ферм. Каждый просчет в установке ферм может в будущем отозваться появлением трещин и даже обрушением кровли. Фермы следует приобретать только у производителей ЖБИ и монтажные работы доверять только специалистам.

На заводах ЖБИ изделия выпускаются согласно нормативной документации и соответствующего качества.

Виды, особенности железобетонных ригелей в строительстве, смотрите здесь.

Видео: Стальной каркас промздания. Подстропильная ферма: