Опирание металлической фермы на стену из блоков

Обновлено: 17.05.2024

Здравствуйте!
Возможен ли такой узел опирания фермы на стальную колонну (двутавр К)?
Интересует один момент: допустимо ли в нижнем поясе фермы сделать вырез для фасонки, с последующей сваркой?
Будет ли узел в данном случае шарнирным?

(Узел опирания и сама схема фермы - во вложении)

оси поясов должны сходится в точку на оси колонны сейчас фасонка воспринимает момент равный усилию в поясе на расстояние между осями поясов, может не выдержать фасонки моменты не любят
шарнир узла определяется 2 болтами крепления к колонне, они жесткость не создадут

Механизатор широкого профиля (б/у)

Интересует один момент: допустимо ли в нижнем поясе фермы сделать вырез для фасонки, с последующей сваркой?

Понятно, что оси должны сходиться в одну точку по оси колонны. Но как практически это осуществить - оси верхнего и нижнего поясов сходятся под слишком острым углом.

Вопрос по опорному узлу всё ещё актуален.
Пот, прилагаю схемку самой фермы и непосредственно опорного узла. Возможен ли такой вариант?
При применении фермы из спаренных уголков этот узел решается стандартно. А вот если квадратная труба? Оси инерции на опоре сводятся в одну точу, а вот дальше- расцентровка. Не придётся ли усиливать узлы (ввиду их децентрировки)?
И ещё. Не будет ли надёжнее в данном применить ферму из спаренных уголков? Есть ли у неё преимущества?

Конструячу, конструярю. Околачиваю груши, заколачиваю сваи, развожу "кроликов"

Замкнутые сечения должны быть герметичны.
В верхнем узле, где сходятся 2 раскоса и стойка должны быть зазоры между элементами в 20мм.
Ферма из парных уголков более трудоёмка в изготовлении. Очень много фасонок, их вес составляет в подобных("трапецевидных", как я их называю) фермах составляет 25% и более.

отчего опорное ребро (вертикальная пластина) не стоит по оси колонны?

- согласен, надо поставить по центру.
Насчёт фермы - меня несколько смущают профили, получающиеся по расчёту: пояса 120х8, раскосы и стойки - 100х4. И ещё: не даёт покоя децентрировка осей элементов. И не мала ли высота на опоре - 500мм?

а чего профили - какие получились, такие получились. если, правда, сам расчет фермы или сбор нагрузок верен.
P.S. будь моя воля, я вообще на левой опоре снизил высоту фермы до минимума (типа верхний пояс приходит на нижний).

P.S. будь моя воля, я вообще на левой опоре снизил высоту фермы до минимума (типа верхний пояс приходит на нижний)

В таком случае получится узел, аналогичный приведённому мной в первом посте. Однако при этом варианте появляется момент из-за децентрировки осей нижнего и верхнего поясов.
Во втором случае первый раскос будет опорным и момент на опоре исключён. Как мне представляется, такой вариант опорного узла и в целом схемы фермы - лучше. Или я не прав?
К тому же, если брать треугольную схему фермы - усилия в стержнях будут больше, что соответственно приведёт к увеличению сечения поясов.

Ваш узел из первого поста - абстракция, не привязанная к реальности. отчертили бы его с реальными размерами с учетом реальных длин сварных швов. на чем скажется децентровка в опорном узле?
рисунок решетки - дело вкуса. но мне Ваш рисунок не нравится. особенно в правой части (опорный узел).
треугольная ферма приводит к большим усилиям в стержнях? на много ли :-)))))

Это касается первого приведённого узла - там обращали моё внимание на то, что оси в.п. и н.п. не сходятся в точку по центру колонны. В связи с чем возникает момент в опорном узле.

но мне Ваш рисунок не нравится. особенно в правой части (опорный узел)

Думаю, принципиально он не сильно отличается от левого опорного узла?
Узлы приведены с реальными размерами и длинами сварных швов - просто на рисунке я лишнее убрал для лучшей "читаемости".

ну почти :-) я ратую за следующий вариант решетки
P.S. это какой же тогда длины получается сварные швы для нижнего пояса в опорном узле?

Я посоветую вот такую схему. Стойки направленные к нижнему поясу(которые я убрал из варианта Forrest_Gump'а) предназначены только для сокращения расчетной длинны н.п.(услия в них будут нулевые, или же равные внешней нагрузке в узле по н.п.). Но так как данная мера позволит сократить расч. длинну только в плоскости фермы (пологаю прогоны будут в "образмеренных" узлах) и предельная гибкость растянутых элементов значительно выше сжатых, то данные элементы считаю нецелесообразными. Тем более по конструктивным соображениям н.п. намного меньше верхнего не взять.
По поводу опорных узлов. Применение фасонок считаю вполне приемлемым в данном случае. Но расчет не помешает. Посоветую еще не скупиться на стенку профиля. Необходим при расчетах узлов на местную устойчивость пояса и раскосов в местах соединения.

Да, схема такая конечно понятна. Я уже рассчитал и почти вычертил ферму по такой схеме из спаренных уголков (см. вложение).
Однако, вопрос в другом. Заказчик захотел ферму из квадратного профиля. Оно и понятно - она более эстетична, меньше мороки с окраской и т.п.
Меня же беспокоит то, как поведёт себя ферма из трубы при такой схеме - не мала ли высота на опорах? и опять же, как заметил Dakar

Посоветую еще не скупиться на стенку профиля. Необходим при расчетах узлов на местную устойчивость пояса и раскосов в местах соединения.

Не нужно ли будет усиливать пояса в узлах?
Замечу, что нагрузка от кровли будет передаваться в узлы в.п. через прогоны.
И ещё - для ферм из квадратного профиля нежелательно применение узлов, в которые сходятся 3 элемента.

P.S. Для меня как-то более логичным представляется проектировать из кв.профиля фермы с параллельными поясами, либо с большей высотой на опоре. Здесь же берут сомнения.

Классические узлы опирания несущих металлических балок на кирпичные стены.

В данном посте рассмотрены схемы классических конструктивных решений узлов опирания несущих металлических балок перекрытий (покрытий) на кирпичные стены зданий. Использование данных схем при конструировании балочных перекрытий избавит проектировщика от множества рутинных вычислений, связанных с компоновкой опорных узлов балок, подбором сечений отдельных элементов (обеспечивающих работоспособность узлов) и расчетом их монтажных соединений.

Принятие решения о выборе одного из предложенных ниже вариантов конструктивного исполнения узлов опирания балок на стены производится исходя из величины опорной реакции (опорного давления под концом балки).

Согласно требованиям действующих норм, стальные балки должны опираться на несущие каменные стены через стальные или железобетонные распределительные подушки, основной функцией которых является выравнивание давления под концами балок и предотвращение местного смятия кладки (локального разрушения кладки под опорными участками балок от смятия).

Узлы №№1, 2, 3, 4 предусматривают шарнирное опирание балок непосредственно на кирпичную кладку стен через слой цементно-песчаного раствора толщиной 15 мм. Опорное давление под заделанным в стену концом балки передается на кладку через опорные металлические плиты толщиной 20 мм, размеры которых назначены таким образом, чтобы среднее давление под плитой (в пределах площади сжатия) не превосходило минимально допустимую нормами величину расчетного сопротивления кладки при условии, что кладка выполнена из полнотелого керамического кирпича нормальной прочности на жестком цементном растворе.

В случае, если величина опорного давления превышает 100 кН (≈10 тонн), то тогда, в соответствии с требованиями СНиП ll-22-81*, необходимо устройство железобетонной распределительной подушки толщиной не менее 100 мм, армированной двумя сетками по расчету (опирание несущей стальной балки перекрытий непосредственно на кирпичную кладку стен в этом случае не допускается). При этом опорные узлы балок выполняются жесткими – см. Узлы №№4, 5.

опирание металлической балки на стену

Узел №1 (шарнирный)

Толщина кирпичной стены b=380 мм. Предельное значение опорной реакции R=0,6 т.

металлические балки узлы

Узел №2 (шарнирный)

Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=0,7 — 3,0 т.

стальные балки узлы

Узел №3 (шарнирный)

Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=3,1 — 5,0 т.

шарнирный узел опирания балки

Узел №4 (шарнирный)

Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=5,1 — 7,0 т.

заделка балки в стену

Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=10,1 — 18,0 т.

опирание металлических балок

Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=18,1 — 20,0 т.

Все фрикционные соединения элементов (во всех узлах) выполняется на анкерных болтах класса точности В, классов прочности 5.8 и 8.8. Допускается также использование высокопрочных болтов.

Катеты всех угловых швов (во всех узлах) принимать по наименьшей толщине свариваемых элементов, но не менее значений, указанных в таблице 38 СНиП II-23-81*.

В случае, если режим эксплуатации здания характеризуется наличием динамических нагрузок, — все элементы и детали узлов должны быть проверены расчетом на выносливость.

Марка стали всех металлических элементов и деталей узлов принимаются по таблице 50х СНиП II-23-81*, как для конструкций 2-ой группы (при отсутствии динамических, вибрационных и подвижных нагрузок).

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:

Узлы опирания несущих металлических балок на кирпичные стены.

● Проект зданий включает в себя процесс конструирования балочных перекрытий, связанный со множеством математических вычислений - расчёт монтажных соединений, компоновка опорных узлов балок, подбор сечений отдельных элементов, которые призваны обеспечивать работоспособность узлов.

● Выбор одного из представленных вариантов должен исходить из величины опорного давления под концом балки - т. е. опорная реакция является основополагающим фактором при выборе решения. Стальные балки перекрытия должны не просто быть уложены на несущие кирпичные стены, а должны опираться через железобетонные или стальные распределительные подушки. В число основных задач этих подушек входят:
- выравнивание давления под концами балок;
- предотвращение местного разрушения кирпичной кладки под опорными участками балок.

● Первые четыре узла (из шести) предполагают шарнирный способ опирания балок непосредственно на кирпичную стену через слой раствора толщиной в 15 мм. Опорное давление передаётся на кирпичную кладку через опорные металлические плиты толщиной 20 мм. Размеры опорных плит выбираются с таким расчётом, чтоб среднее давление под ними - т. е. на площади сжатия - не было больше величины расчётного сопротивления кирпичной кладки на жёстком цементном растворе. Несущая кирпичная стена должна быть выполнена из полнотелого кирпича с хорошими характеристиками по прочности.

• Если величина опорного давления превышает 10 тонн, то необходимая толщина железобетонной распределительной подушки уже должна составлять не менее 100 мм., причём сама подушка должна быть снабжена двумя армирующими сетками. В этом случае опорные узлы металлических балок должны быть обязательно жёсткими и категорически не допускается опирание балки перекрытий сразу на кирпичную стену. Руководством в этом вопросе являются требования СНиП II-22-81* Каменные и армокаменные конструкции.

● Узел опирания №1 шарнирный. Толщина кирпичной стены b=380 мм. Предельное значение опорной реакции R=0,6 т.

● Узел опирания №2 шарнирный. Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=0,7-3,0 т.

● Узел опирания №3 шарнирный. Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=3,1-5,0 т.

● Узел опирания №4 шарнирный. Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=5,1-7,0 т.

● Узел опирания №5 жёсткий. Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=10,1-18,0 т.

● Узел опирания №6 жёсткий. Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=18,1-20,0 т.

• Во всех узлах все фрикционные соединения элементов выполняются на анкерных болтах класса точности В, с классами прочности 5.8 и 8.8.

• Во всех узлах катеты всех угловых швов следует принимать по наименьшей толщине свариваемых элементов. Минимальны значения указаны в таблице 38 СНиП II-23-81* Стальные конструкции.

Читайте также: