Металлическая ферма на жб колонне

Обновлено: 05.10.2024

Добрый день!
Хотел бы получить совет вот по какому поводу.
Проектируем покрытие здания в сейсмическом районе (сейсмичность площадки 9 баллов), Украина. Здание 4-х этажное, ж/б. Покрытие - металлические фермы пролетом 80 м. Шаг ферм 6 м.
Генпроектировщик настаивает на применении пункта 3.6.1 ДБН В.1.1-12.2006 "Строительство в сейсмических районах" (этот же пункт есть в старом советском СНиПе по сейсмике, думаю, есть и в текущих российских нормах). Это пункт гласит:

В многоэтажных каркасных зданиях системой, воспринимающей горизонтальную сейсмическую нагрузку, может служить пространственный каркас с жесткими рамными узлами, пространственный каркас с жесткими рамными узлами с заполнением, участвующим в восприятии сейсмической нагрузки, каркас с вертикальными связями, диафрагмами или ядрами жесткости, безригельный каркас.

Согласно трактовке этого пункта генпроектировщиком, я должен обеспечить жесткое крепление фермы к ж/б колоннам. Но, на мой взгляд, это неправильно - моменты там возникают весьма приличные.

Поэтому прошу поделиться собственным опытом. Если можно, дать ссылку на серии большепролетных ферм, особенно запроектированных для сейсмических районов.

Раньше например, действовала серия Молодечно, до 9 баллов. Просто торчащие колонны, на них шарнирно - фермы.
Если нынение нормы требуют рамности, можно ввести по две колонны в концах с диафрагмой межу ними.
Или еще как-нибудь.

Дело в том, что данный пункт ДБН взят из советских норм. То есть ничего нового у нас не придумали. Но в нормах отдельно расписан случай одноэтажного каркасного здания, в котором возможна такая схема - жестко защемленные в фундаменте колонны и шарнирно закрепленные ригели, а для многоэтажных такого разрешения нет.

Я вообще склоняюсь к тому, что генпроектировщик хочет частично снять с себя проблему по горизонтальным сейсмическим силам и перенести ее на покрытие (мой участок работы). А мне кажется, что диафрагмами решить эту проблему легче.

Вот илюстрация может быть неплохого варианта. Или даже затяжки не надо, само перекрытие будет распор держать.

Offtop: Vavan Metallist
А под фермами у вас монолитная плита нарисована на 80м пролёт что ли? колонок бы понаставить

Думаю, там в любом случае есть колонны, просто даже у меня нет ничего, кроме плана кровли . Но такой вариант вряд ли пройдет через архитектора заказчика.

За каким на 4-м этаже нужно помещение пролетом 80м?

Своего опыта работы с такими пролетами нет, слышал от зав кафедрой конструкций нашего универа ка опирали фермы пролетом 100м - кроме фрезеровки торца по опорной и примыкающей поверхности, они(проектировали и строили китайцы. подробностей не знаю. но строили у нас. в Россиии всмысле. ) использовали какую то хитрую клеевую композицию и технологию с температурой и давлением.
Вован щас о5 скажет что пугаю))) - А оно мне надо пугать? За что купил за то и продаю. Точнее как слышал так и рассказываю. А когда фрезеровали опорные ребра(х.з что за сталь), вой стоял на 5 км. от места событий.
Дураки, все морально устарело! Щас технологии компьютеры. да Вован?

Ну надо так, Vavan Metallist подтвердит. Здание не производственное, общественное.

Заморские технологии не нужны, тут хотелось бы чем то своим обойтись.

Вопрос сейчас стоит не о том, как реализовать узел, а какого типа узел нужен. После обсуждения с Vavan Metallist пришла такая идея (окончательно не додуманная):
Фермы размещаем на шарнирах, причем один из шарниров - подвижный. При сейсмике подвижный шарнир не очень хорош, так как сейсмическая нагрузка будет передаваться только на одну колонну, а не на 2. Поэтому можно поступить так - размещать подвижный шарнир поочередно с разной стороны фермы. По покрытию будет жесткий диск, который перевяжет все фермы и позволит перераспределить усилия.

Да 80 м ферма это вопрос к мостовикам, как такую дуру поставить на компенсатор дающий возможность температурного расширения и ловить горизонтальные силы колоннами. не забыли что такой пролет ферм рассчитываться не только на горизонтальную но и вертикальную сейсмическую нагрузку.

__________________
-Сэр, мы окружены.
-Это великолепно. Теперь мы можем атаковать в любом направлении.

Можно поподробнее. как раз стоит такаяже проблема. спортивное сооружение. ж/б колонны, на них приходятся фермы. И тоже экспертиза требует выполнение вышеозвученного пункта ДБН.

Да, знаете, у него не очень хочется спрашивать (Шутка)

Боюсь, надо решить проблему по возможности без привлечение высоких технологий. Потому что кроме проекта, надо же будет все это реализовать

Еще раз подчеркну - возможности повлиять на конструктивную схему всего здания, на выбор типа покрытия у меня нет. Сейчас стоит вопрос, как реализовать ферму. Я рассматривал дополнительно вариант устройства дополнительной гибкой затяжки по нижнему поясу, но боюсь, что это нереализуемый вариант в наших условиях.

А если вот думаю два ряда колон по краям с мощными ригелями и диафрагмами .
Установить треугольные в сечении фермы, объединенные в подобие структурной плиты, нижние пояса этих ферм демпферами упереть в выступающие крайние колонны (может только с одной стороны)..

Предварительно сходить в экспертизу показать решения

Предварительно такое решение и принято. Схема фермы на рисунке. Ширина фермы (в направлении, перпендикулярном плоскости фермы) - 3 м, шаг ферм 6 м. Таким образом, обходимся без прогонов.
Вот только как решить узел опирания фермы. В этом то и загвоздка. Колонны довольно мощные (по габаритам), правда, я не знаю армирования

чей-то я с трудом представляю работу себе такого монстра - первые три этажа жб (а сборняк или монолит?), причем пролеты у них явно не 80 м, а покрытие лепить из неких стальных конструкций, жестко сопряженные с крайними колоннами (а можно хотя бы эскиз реально работающего узла? это какой длины заделка анкеров должны быть для передачи момента?). я к чему веду - может все-таки можно по середине пролета колонну дополнительную поставить. неужели по технологии им нужен пролет в 80 метров?

Я бы тоже там влепил колонну, как есть в некоторых аналогичных проектах. Но мы же учимся у китайских пионеров . Я тоже не представляю, как сделать там жесткий узел, поэтому и пытаю тут всех. там и вертикальные усилия немаленькие, так что добавлять туда момент не хочется.

Я видел в Белене проект ангара в Алма-Ате, 9 баллов, пролет 80 метров, там ничего не было сказано про жесткие узлы. Но там одноэтажное здание.

Выбор типа узла опирания металлической фермы 80 м на железобетонную колонну при сейсмике

Опирание металлической фермы из ГСП на ж/б колонну

Могу только повторить свое предложение.
Я, конечно, не супер-проектировщик, но кажется так фермы не делаются.
Подождем мнения более опытных товарищей.

Для чего использовать такой большой ассортимент профилей?
Почему нельзя опустить нижний пояс на колонну?

В узле 9 у Вас раскос приходит под слишком острым углом, так не приварят, да и в целом схема фермы крайне неудачная. Советую посмотреть серию 1.460.3-23.98_1, там фермы из ГСП с уклоном поясов, есть и стандартное опирание на ж/б колонну через надколонник, выберите ближайшую по пролету, требуемому вам, да подгоните

Sanechek, у вас какие-то инфантильные представления о кмд. так только руссо студенто делают. настооящие тру тетки кмдшницы чертят только на А1 в масштабе 1:10. Почему? Давайте считать: ферма пролетом 24 м - это 12,5м на полуферму - это по 6м на марку. Делим на 10 - 600-700 мм + отступы + 185 мм на спецификацию = А1 собственной персоной. Точность вежливость королей. Это не один десяток лет выверялось. Ну, ферма это вообще позорище, даже обсуждать не буду. А вот насчет колонны, есть у меня смутные подозрения, что она хлипковата

Offtop: Зачетный ответ, на вопрос автора. Разложили все по полочкам. Жаль у меня не было такого наставника по конструкциям.

Ребята, ну я же не оформление прошу оценить, сюда выложил только наброски. Ну хотя бы пару слов по ферме, уважаемый гомер!

У меня нет плоттера, чтоб компоновать все на А1 , но вот для Гомера вложил. Опорный узел дерьмо - это уже понятно. Спецификация нет, пока рано чувствую, да и узлы судя по отзывам тоже зря разрисовал (

Наверное вы имеете ввиду, что ферма не похожа на серийную вот эту. Но уже поздно мне переделывать , если уж вообще жопа с моей старой, то буду переделывать .

Переделайте, а то когда упадет, никто не вспомнит, что вы торопились к сроку. Пролет у вас не маленький, усилия приличные должны быть - так навскидку - сечение верхнего пояса маловато, и сомневаюсь, что узлы пройдут. Да и ваши узлы с фасонками убивают всю прелесть ферм из ГСП.

Фермы из профильной металлической трубы: чертеж, правила сборки

Проектирование металлической фермы (систем) со всеми расчетами (сбор нагрузок, точная расчётная модель и сочетания нагрузок). Именно за счёт этого получаются лёгкие конструкции стальных фермы. В реальности небольшая вероятность что вам, как заказчику, будут просчитывать ферму полностью -«это ни кому не нужно»! Чаще всего, берется ферма по серии и интуитивно увеличиваются сечения элементов. Если повезет то сделают расчет металлических ферм и будет точнее к совершенной.

Итак субъективно: на первом месте почти все фермы тяжелее чем должны быть (более 10%), на втором месте фермы со слабым местом (1-3%) и на третьем месте это идеальные — фермы стальные Легкие (5%). Все проектируют как умеют не более, подобно врачам — лечат как умеют.

Материалы для профильных труб

Для изготовления профильных труб, которые могут использоваться в конструкциях ферм, применяют различные металлы и сплавы:

в общем случае – углеродистые стали обыкновенного качества;
для ответственных конструкций – качественные углеродистые, низколегированные, реже – коррозионностойкие стали;
для эксплуатации в средах повышенной агрессивности – из углеродистой стали, покрытой защитным цинковым слоем (оцинкованной);
при необходимости создания легких ферменных конструкций – легкие и прочные сплавы на основе алюминия.

В продажу трубные изделия малых сечений поступают отрезками длиной до 6 м, больших – до 12 м. Толщину стенки и размер сечения выбирают, в зависимости от планируемых нагрузок:

для пролетов не более 4,5 м – 40х20 мм с толщиной стенки 2 мм;
4,5-5,5 м – 40х40 мм с толщиной стенки 2 мм;
более 5,5 м – 40х40х3 мм или 60х30 со стенкой 2-3 мм.

Опирание железобетонной фермы на колонну

Установленная конструкция закрепляется к стальным закладным на колонне. Для этого делается специальный узел, обеспечивающий прочное крепление конструктивных элементов. Если стропильная конструкция опирается непосредственно на оголовок железобетонной колонны, то при установке нужно совместить стальные опорные плиты обоих элементов, которые затем свариваются монтажным швом. Проект может предусматривать установку двух ферм на один оголовок, в этом случае они обе привариваются к закладному элементу на колонне.

Подстропильные элементы монтируются на колонны по тому же принципу – совмещаются закладные плиты, свариваемые монтажным швом. Если стропильная ферма устанавливается на стыке смежных концов подстропильной конструкции, то она приваривается только к одной из них.

1 — колонна; 2 — подстропильная ферма; 3 — стропильная ферма; 4, 6 — закладные детали; 5 — банкетка для опирания стропильных конструкций.

При укладке плит на стропильные фермы, они привариваются закладными элементами. Образовавшиеся между плитами швы тщательно заделываются бетонным или обычным раствором на основе песка и цемента.

Виды конструкций ферм из профильной трубы

В состав ферменной конструкции входят верхний и нижний пояса и решетка, располагаемая между ними. Составными компонентами решетки являются:

стойка – располагается перпендикулярно оси;
раскос (подкос) – устанавливается под наклоном к оси;
шпренгель – вспомогательный раскос.

Пояса ферм могут иметь различные очертания:

Треугольное односкатное. Для треугольной односкатной фермы из профильной трубы характерно сочетание способности выдерживать высокие нагрузки с небольшой материалоемкостью.

Треугольное двускатное. Такие конструкции могут устанавливаться на кровлях с большим уклоном скатов. Минусы: сложность устройства опорных узлов, большой расход материала. Конструктивный вариант – треугольные двускатные фермы из профильной трубы.

Сегментное. Часто применяется для сооружения кровель со светопрозрачным покрытием из сотового или монолитного поликарбоната.

Полигональное. Отличается сложностью монтажа. Преимущество – способность выдерживать значительные нагрузки от тяжелого настила и мощного снегового покрова. Дополнительный плюс – экономное использование профиля.
С параллельными поясами. Это наиболее простой и экономичный вариант, для сборки которого используются стойки и раскосы одинаковых размеров. Фермы из профильной трубы с параллельными поясами легко монтировать, благодаря унифицированной конструкции, большому количеству деталей одного размера и минимальному количеству стыков. Подходят для мягких и светопрозрачных кровель.

Трапециевидное. Сходно с полигональным, но имеет упрощенную схему монтажа.
Арочной формы с параллельными верхним и нижним поясами. Арочные фермы из профильных труб востребованы при строительстве навесов для автомобилей, теплиц, беседок.

Варианты конструкций решеток:

Треугольной формы. Обычно такая схема применяется в каркасах с параллельными поясами, реже – в ферменных конструкциях треугольной или трапециевидной форм.
Раскосного типа. Для них характерны: большая материалоемкость и сложность исполнения. Варианты – шпренгельная (с дополнительными раскосами), полураскосная.
Индивидуальные решения.

Монтаж

Для быстрого и безопасного монтажа фермы на колонну потребуется пять монтажников. Двое находятся у оголовков ж/б колонн на лестницах или в люльках, двое на уже готовом покрытии кровли, один на земле. По команде монтажников на колоннах крановщик аккуратно подает конструкцию к оголовкам колонн. Далее устанавливается фиксирующая распорка, связывающая верхние пояса соседних ферм. Конструкция опускается с совмещением рисок на ней и на колонне, этот процесс контролируется при помощи каната с земли и монтажников на колоннах.

Правила монтажа железобетонных ферм регулируется нормативами, изложенными в СП 63.13330.2018. При установке конструкций особое внимание нужно обращать на четкое совмещение рисок на фермах и опорных колоннах для правильного распределения центра тяжести. Установка осуществляется только после окончания монтажа всех расположенных ниже конструктивных элементов здания и сооружения. Если перед этим устанавливались подстропильные элементы, монтаж проводится на специальные утолщенные участки.

При установке стропильных конструкций, они выверяются и закрепляются с опорными конструкциями или временными связующими элементами между собой. Это означает, что в течение одного рабочего дня нужно установить хотя бы две фермы и частично перекрытия их плитами. Далее балки или плиты устанавливаются после установки очередной фермы, чтобы надежно связать конструкцию. Изменять последовательность монтажа можно только, если это указано в проекте.

При монтаже оси фермы и колонны не должны смещаться на расстояние более 5 мм. Отклонение опорных узлов допускается не более чем на 20 мм, а между осями поясов в вертикальной плоскости не больше 25 мм.

Правильный выбор и установка железобетонных ферм позволят построить надежную кровлю. Любая ошибка в монтаже этого элемента может стать причиной растрескивания и даже обрушения здания, поскольку элемент имеет значительную массу и поднимается над центром тяжести сооружения. Поручать установку можно только профессионалам, а заказывать их непосредственно на заводах по производству ЖБИ. Там изготовят конструкции со стандартными типоразмерами или рассчитают, и сделают проект по индивидуальному заказу.

Выбор фермы, в зависимости от уклона ската

Выбор конструктивного варианта во многом определяется уклоном ската:

22-30°. Для формирования скатов со значительным уклоном обычно используются треугольные фермы. Их высоту – длина пролета, разделенная на 5.
15-22°. Высота принимается равной длине пролета, разделенной на 7. Для возможности увеличения высоты ферменной конструкции используют варианты с ломаным нижним поясом.
До 15°. Обычно применяют каркасы трапециевидной формы с решеткой треугольной конфигурации. Высота ферменного блока в таких случаях определяется делением длины пролета на число, находящееся в диапазоне от 7 до 9.

Расчеты ферм из стальных профильных труб

Ферма перекрытия – ответственный конструктивный элемент, перед изготовлением которого обязательно проводят расчеты и составляют проект. Проведение расчетных работ необходимо доверить специалисту, поскольку правильная конструкция фермы из профильных труб во многом определяет функциональность не только крыши, но и всего строения. При наличии определенных знаний и создании небольших объектов можно воспользоваться специальными компьютерными программами «Автокад», 3D MAX, Arcon.

Этапы проектирования

Определяют размер пролета строения, форму крыши, наклон скатов. При этом учитывают запланированный кровельный материал, снеговые и ветровые нагрузки, характерные для данного региона, тип грунта. Также принимаются во внимание вероятные особые нагрузки, которые может испытывать ферма, изготовленная из профильных труб, – штормы, ураганы, землетрясения.
С учетом принятых выше параметров выбирают конструктивный тип фермы.
После примерного определения габаритов и конструкции определяют вариант изготовления – в заводских условиях, сборку на месте из заготовок, заказанных на предприятии, или проведение полного цикла заготовочных и сборочных мероприятий на строительной площадке.

Размеры и маркировка

Маркировка железобетонных ферм учитывает их тип, размеры, другие конструктивные особенности, отвечающие за их характеристики. Марки состоят из зашифрованных наборов букв и цифр по требованиям ГОСТ 23009.

Первая группа цифр и букв показывает:

номер типоразмера;
тип ЖБИ;
длина, округленная до метра.

Вторая группа букв и цифр записывается через дефис и показывает:

числовой индекс несущей способности;
для предварительно напряженной арматуры ее класс;
тип применяемого бетона, только для конструкций из легких бетонов.

Третья группа указывается при необходимости и указывает на:

стойкость к агрессивным средам;
сейсмическим толчкам;
наличие дополнительных отверстий, закладных и т.д.

Примечание — Размер в скобках принять для ферм 5ФБМ24.

Фермы 1.3ФСП18, 2.3ФСП18, 3.3ФСП18

Фермы 1.3ФСП24, 2.3ФСП24, 3.3ФСП24

Фермы 1ФПМ12, 1ФПН12

Фермы 2ФПМ12, 2ФПН12

Полезные советы по изготовлению своими руками ферм из профильных труб

Для облегчения конструкций, используемых для устройства крыш с минимальным уклоном скатов, используют дополнительные решетки.
Для снижения массы каркасов, устанавливаемых для организации скатов с диапазоном углов наклона 15-22°, нижний пояс изготавливают ломаным.
При длине прогонов от 20 м применяют каркасы Полонсо, состоящие из двух треугольных конструкций, соединенных стяжкой. Такой конструктивный вариант позволяет избежать монтажа в раскос большой длины.
Дистанция между ферменными конструкциями в общем случае не должна превышать 1,75 м.
При выборе труб для сложных эксплуатационных условий необходимо учитывать марку стали, из которой они изготовлены. Для регионов с холодным климатом используют трубные изделия из низколегированных сталей, проявляющих высокую устойчивость к низким температурам. При высокой коррозионной опасности следует применять оцинкованную продукцию.

Основные этапы работ по изготовлению и монтажу ферм из профильных труб

Осуществлять заготовительные, сборочные и монтажные работы должны специалисты, обладающие соответствующими знаниями, навыками и инструментом. Важно определить, какие работы можно производить внизу, а какие – после подъема стержневой конструкции на место установки, понадобится ли специальная строительная техника.

Процесс монтажа ферм из профильных труб при сооружении навеса и других каркасных конструкций включает следующие мероприятия:

Читайте также: