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:
- Номер типоразмера фермы;
- Тип ж/б изделия;
- Общая длина, округленная до 1 метра.
Следующая группа, содержащая буквы и цифры, отделяется дефисом и обозначает:
- Несущая способность, выраженная цифровым индексом;
- Класс, если используется предварительно напряженная арматура;
- Марка используемого бетона (только для изделий из легкого бетона).
По необходимости отображается третья группа знаков и оговаривает она:
- Кислотную, щелочную и коррозионную стойкость;
- Сейсмоустойчивость;
- 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
Эскиз изделия |
Типо- |
Размеры, мм |
Масса, т |
|||||
|
|
L |
H |
b |
|
|||
Стропильные фермы серии 1.063.1-4 [1] Серия 1.063.1-4 Фермы стропильные железобетонные пролетом 6, 9, 12, 15 и 18 м для покрытий зданий с уклоном асбестоцементной кровли, 1993 г. Выпуски 1-5 |
||||||||
|
1ФТ 6 |
5960 |
1195 |
140 |
120 |
120 |
200 |
1,00 |
|
1ФТ 9 |
8960 |
1570 |
160 |
140 |
120 |
200 |
1,80 |
|
1ФТ 12 |
11960 |
1945 |
220 |
180 |
150 |
200 |
2,70 |
|
1ФТ 15 |
14960 |
2320 |
280 |
240 |
250 |
220 |
5,30 |
1ФТ 18 |
17960 |
2695 |
260 |
220 |
200 |
220 |
5,60 |
|
|
2ФТ 18 |
|
|
280 |
240 |
250 |
220 |
6,40 |
Стропильные фермы серии 1.463.1-16 [2]
|
||||||||
1ФС 18 |
17940 |
2630 |
180 |
180 |
120 |
200 |
4,50 |
|
|
2ФС 18 |
|
2640 |
180 |
200 |
120 |
250 |
6,00 |
|
3ФС 18 |
|
2725 |
250 |
300 |
150 |
250 |
7,80 |
|
4ФС 18 |
|
2735 |
250 |
200 |
150 |
300 |
9,40 |
1ФС 24 |
23940 |
3160 |
200 |
220 |
150 |
250 |
9,20 |
|
|
2ФС 24 |
|
3240 |
280 |
300 |
150 |
250 |
11,20 |
|
3ФС 24 |
|
3280 |
300 |
360 |
200 |
300 |
14,90 |
|
4ФС 24 |
|
3315 |
350 |
380 |
200 |
350 |
18,60 |
Стропильные фермы серии 1.463.1-3/87 [3] Серия 1.463.1-3/87 Фермы стропильные железобетонные безраскосные пролетом 18 и 24 м для покрытий одноэтажных зданий с малоуклонной и скатной кровлей, 1988 г. Выпуски 2-5 |
||||||||
1ФБС 18 |
17940 |
3000 |
200 |
220 |
200 |
240 |
6,50 |
|
|
2ФБС 18 |
|
|
250 |
280 |
250 |
240 |
7,70 |
|
3ФБС 18 |
|
|
250 |
280 |
250 |
280 |
9,20 |
|
4ФБС 18 |
|
|
300 |
340 |
300 |
280 |
10,50 |
1ФБМ 18 |
17940 |
3000 |
200 |
220 |
200 |
240 |
6,90 |
|
|
2ФБМ 18 |
|
|
250 |
280 |
250 |
240 |
8,10 |
|
3ФБМ 18 |
|
|
250 |
280 |
250 |
280 |
9,80 |
|
4ФБМ 18 |
|
|
300 |
340 |
300 |
280 |
11,00 |
1ФБС 24 |
23940 |
3300 |
200 |
220 |
250 |
240 |
9,20 |
|
|
2ФБС 24 |
|
|
250 |
280 |
250 |
240 |
10,50 |
|
3ФБС 24 |
|
|
300 |
340 |
250 |
240 |
11,70 |
|
4ФБС 24 |
|
|
300 |
340 |
300 |
280 |
14,20 |
|
5ФБС 24 |
|
|
420 |
460 |
350 |
280 |
18,20 |
Примечание – Размер в скобках принять для ферм 5ФБМ24. |
1ФБМ 24 |
23940 |
3300 |
200 |
220 |
250 |
240 |
9,80 |
|
2ФБМ 24 |
|
|
250 |
280 |
250 |
240 |
11,00 |
|
3ФБМ 24 |
|
|
300 |
340 |
250 |
240 |
12,20 |
|
4ФБМ 24 |
|
|
300 |
340 |
300 |
280 |
15,00 |
|
5ФБМ 24 |
|
|
420 |
460 |
350 |
280 |
19,00 |
Стропильные фермы серии 1.463.1-1/87 [4] Серия 1.463.1-1/87 Фермы стропильные железобетонные безраскосные пролетом 18 и 24 м для одноэтажных зданий с малоуклонной и скатной кровлей для V снегового района, 1988 г. Выпуски 1-3 |
||||||||
|
5ФБС 18 |
17940 |
3000 |
320 |
220 |
400 |
280 |
9,00 |
|
5ФБМ 18 |
17940 |
3150 |
320 |
220 |
400 |
280 |
9,50 |
|
6ФБС 24 |
23940 |
3300 |
370 |
280 |
450 |
280 |
14,00 |
|
6ФБМ 24 |
23940 |
3300 |
370 |
280 |
450 |
280 |
14,50 |
Продолжение таблицы А.1
Эскиз изделия |
Типо- |
Размеры, мм |
Масса, т |
|||||
|
|
L |
H |
|
||||
Стропильные фермы серии 1.463.1-17 [5] Серия 1.463.1-17 Фермы стропильные железобетонные полигональные пролетом 18 и 24 м для покрытий зданий с малоуклонной кровлей, 1990 г. Выпуски 1-6 |
||||||||
1.1ФСП 18 |
17960 |
2835 |
180 |
120 |
160 |
280 |
7,50 |
|
|
1.2ФСП 18 |
|
|
|
|
|
|
7,10 |
|
1.3ФСП 18 |
|
|
|
|
|
|
6,70 |
2.1ФСП 18 |
|
|
240 |
160 |
200 |
280 |
9,30 |
|
|
2.2ФСП 18 |
|
|
|
|
|
|
8,90 |
|
2.3ФСП 18 |
|
|
|
|
|
|
8,60 |
3.1ФСП 18 |
|
|
240 |
160 |
200 |
320 |
10,60 |
|
|
3.2ФСП 18 |
|
|
|
|
|
|
10,20 |
|
3.3ФСП 18 |
|
|
|
|
|
|
9,80 |
1.1ФСП 24 |
23960 |
2880 |
180 |
220 |
120 |
280 |
10,00 |
|
|
1.2ФСП 24 |
|
|
|
|
|
|
9,70 |
|
1.3ФСП 24 |
|
|
|
|
|
|
9,30 |
2.1ФСП 24 |
|
|
240 |
300 |
160 |
280 |
12,50 |
|
|
2.2ФСП 24 |
|
|
|
|
|
|
12,20 |
|
2.3ФСП 24 |
|
|
|
|
|
|
11,80 |
3.1ФСП 24 |
|
|
240 |
300 |
160 |
320 |
14,40 |
|
|
3.2ФСП 24 |
|
|
|
|
|
|
14,00 |
|
3.3ФСП 24 |
|
|
|
|
|
|
13,60 |
Эскиз изделия |
Типо- |
Размеры, мм |
Масса, т |
|||||
|
|
L |
H |
b |
|
|||
Подстропильные фермы серии 1.463.1-19 [6] Серия 1.463.1-19 Фермы подстропильные железобетонные предварительно напряженные пролетом 12 м для покрытий зданий со скатной кровлей, 1993 г. Выпуски 1-2 |
||||||||
|
1ФПС 12 |
11960 |
2225 |
300 |
210 |
160 |
550 |
11,30 |
Ферма 2ФПС12
|
2ФПС 12 |
11860 |
2225 |
300 |
210 |
160 |
550 |
11,00 |
Подстропильные фермы серии 1.463.1-4/87 [7] Серия 1.463.1-4/87 Фермы подстропильные железобетонные безраскосные пролетом 12 м для одноэтажных зданий с малоуклонной кровлей, 1988 г. Выпуски 1-2 |
||||||||
Фермы 1ФПМ12, 1ФПН12 |
1ФПМ 12 |
11960 |
3320 |
200 |
160 |
200 |
500 |
8,80 |
|
1ФПН 12 |
|
|
|
|
|
|
|
Фермы 2ФПМ12, 2ФПН12 |
2ФПМ 12 |
11780 |
3320 |
200 |
160 |
200 |
500 |
8,75 |
|
2ФПН 12 |
|
|
|
|
|
|
|
Примечание – Для ферм серии 1.463.1-16 [2] в графе “Масса, т” в числителе приведена масса ферм, изготовленных из тяжелого бетона, в знаменателе – из легкого конструкционного бетона со средней плотностью до 2000 кг/м |
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: