Фермы комбинированные

Конструкция и принцип работы

Комбинированная ферма состоит из двух поясов (верхнего и нижнего) и связывающей их решётки — как любая стержневая система, — но внутри одного пролёта пояс или решётка могут менять тип, сечение или геометрию. У опор основные усилия идут в верхний пояс и опорные раскосы, в середине пролёта — в нижний растянутый пояс. Под эти участки подбирают разные профили, чтобы металл работал близко к расчётному пределу везде, а не только в одной точке.

Верхний пояс чаще делают из квадратной или прямоугольной трубы — она удобна для крепления прогонов и кровельного настила, имеет ровные грани под сварку. Нижний пояс собирают из парных уголков, тавра или профильной трубы меньшего сечения. Решётка связывает пояса в единый каркас и работает на местные узловые усилия. Тип решётки подбирают по пролёту и характеру нагрузок: треугольная — для средних пролётов с равномерной нагрузкой, раскосная или ромбическая — для больших пролётов и при подвесных кранах.

Виды и распространённые комбинации

Под «комбинированной» понимают фермы с разнотипными элементами в одной конструкции. На практике в производственных и складских зданиях встречаются четыре основных варианта:

• Пояса разной геометрии. Прямой нижний и полигональный (ломаный) верхний. Даёт нужный уклон под кровлю и при этом экономит металл на расчётном пролёте.
• Сегментно-параллельные. Арочный верхний пояс и прямой нижний. Хороши для пролётов от 24 м, где односкатная или двускатная схема выходит тяжелее по массе.
• С переменным сечением поясов. У опор пояс крупнее, к середине меньше. На длинных пролётах экономит до 10–15% металла, но требует более внимательного раскроя и контроля стыков.
• Смешанная решётка. Раскосная по краям, треугольная в центре. Применяется при неравномерных нагрузках по длине пролёта — например, при подвесном оборудовании в одной зоне.

В заказах для Москвы чаще всего встречаются первые два типа — они закрывают задачи стандартных промышленных и складских зданий со средними пролётами.

Где применяются на практике

Комбинированные фермы оправданы там, где типовая ферма с параллельными поясами работает либо с избыточным запасом, либо не справляется по геометрии:

• Производственные цеха с мостовыми кранами Q ≤ 5 т — переменное сечение нижнего пояса даёт запас под локальные нагрузки от тележек.
• Склады и логистические комплексы с пролётами 18–36 м — арочный верхний пояс снижает массу покрытия.
• Спортивные залы, бассейны, манежи — минимум промежуточных опор и большие пролёты.
• Реконструкция действующих зданий с заменой кровли — когда новая ферма должна вписаться в существующие отметки и опорные узлы старого каркаса.
• Ангары для авиатехники, сельхозхранилища, склады для негабарита — сочетание большого пролёта и лёгкой кровли.

Под объекты Московской области отдельно учитываем расчётную снеговую нагрузку — на Урале и в северных регионах она в полтора-два раза выше, чем в южных, и напрямую определяет сечение верхнего пояса.

Как выбрать ферму под проект

Ферму подбирают по совокупности нагрузок и условий эксплуатации, а не по одному пролёту. Конструктор смотрит сразу на несколько вещей:

• Пролёт и шаг. До 18 м обычно хватает стандартной треугольной фермы. От 18 до 36 м комбинированная с арочным или полигональным верхним поясом часто экономичнее по массе. Свыше 36 м — отдельный расчёт под конкретное здание.
• Нагрузка на кровлю. Помимо снеговой и ветровой считают вес инженерных коммуникаций, светильников, подвесных кран-балок. Частая ошибка — считать кровлю «лёгкой» и недогружать ферму на этапе подбора сечения.
• Тип покрытия. Сэндвич-панели, профлист по прогонам, мембранная кровля — у каждого свой вес и шаг крепления. От этого зависит шаг прогонов и, соответственно, шаг ферм.
• Логистика монтажа. Если на площадке нет крана нужной грузоподъёмности, ферму разбивают на укрупнённые блоки, рассчитанные на сборку отдельными секциями с последующим стыком на болтах.

В типовом запросе клиент из Москвы сообщает пролёт, шаг и тип кровли — остальное конструктор уточняет в ходе разработки КМД, после чего согласовываются окончательные сечения и узлы.