Фермы рамные

Конструкция и расчётная схема рамной фермы

Рамная ферма отличается от классической стропильной тем, что стойки и пояса соединены жёстким узлом — рама воспринимает изгибающий момент. За счёт этого ферма устойчива к горизонтальным усилиям (ветер, торможение крана, сейсмика) и работает как самостоятельный каркас без дополнительных связей по торцам здания.

Расчётная схема включает четыре группы стержней: верхний пояс — сжато-изогнутый, нижний — растянутый, раскосы — переменно сжато-растянутые в зависимости от направления нагрузки, стойки — изгибаемые с продольной силой. Мы подбираем сечения раздельно по стержням: верхний пояс — спаренный уголок или замкнутый профиль для устойчивости, нижний — прокатный двутавр или одиночный уголок по растяжению, раскосы — квадратная труба меньшего сечения. Гнать весь каркас из тяжёлого двутавра «на всякий случай» — типовой признак неаккуратного КМД и перерасхода металла.

Высоту фермы задают по диапазону H/L ≈ 1/4–1/5 от пролёта — это компромисс между жёсткостью и расходом металла. При меньшей высоте усилия в поясах растут резко, прогиб выходит за допустимые СП значения; при большей — увеличивается металлоёмкость без выигрыша по несущей способности.

Типы и исполнения рамных ферм

По форме верхнего пояса рамные фермы делят на четыре основных типа. Прямая ферма — пояса параллельны, применяется при плоской кровле или малом уклоне; такие фермы проще в изготовлении и удобны для крепления подвесного потолка. Трапецеидальная — верхний пояс с уклоном к коньку, классическое решение для ангаров и складов с двускатной кровлей. Сегментная — верхний пояс по дуге, чаще используется в крупных пролётах спортивных и выставочных залов. Треугольная — с большим уклоном, применяется при кровле из профлиста с самонесущими прогонами.

По материалу сечений — четыре практических варианта: профильная труба прямоугольного и квадратного сечения (хорошее соотношение жёсткости к массе, аккуратные сварные узлы), двутавр горячекатаный (для тяжёлых ферм с большими усилиями), швеллер (часто в нижнем поясе и в раскосах), уголок (лёгкие фермы малых пролётов). В нашей практике большинство ферм идёт с комбинированными сечениями: верхний пояс из замкнутого профиля или спаренного уголка, нижний — из двутавра или швеллера, раскосы — из квадратной трубы меньшего сечения. Однородная конструкция «всё из двутавра» оправдана только на тяжёлых фермах с подвесными мостовыми кранами.

Соединения узлов — либо целиком сварные на заводе, либо комбинированные: укрупнительные стыки на монтаже выполняются болтовыми соединениями на высокопрочных болтах. Болтовой стык удобен при доставке ферм секциями и при необходимости демонтажа в будущем.

Где применяются рамные фермы

Рамную схему выбирают, когда стандартная стропильная ферма с системой связей либо не проходит по требованиям, либо избыточна по трудоёмкости монтажа. Типовые объекты в Москве и соседних городах Московской области:

• складские и логистические комплексы с пролётами 18–30 м без внутренних колонн;
• производственные цеха с кран-балками и подвесными мостовыми кранами;
• ангары для техники, авиационные ангары, гаражи-стоянки большой площади;
• сельскохозяйственные объекты — коровники, зернохранилища, овощехранилища;
• торговые залы и автосалоны со свободной планировкой;
• навесы и крытые площадки на промышленных территориях.

У нас регулярно заказывают рамную схему под объекты, которые планируют разбирать и переставлять — выставочные павильоны, временные склады, ангары для сезонного хранения. Жёсткие узлы рамы исключают необходимость в продольных связях по поясам, и каркас разбирается на укрупнённые отправочные марки без потери геометрии при повторной сборке. Второй типовой случай — здания с открытыми торцами (склады с воротами на всю ширину, гаражи под грузовую технику): классическая ферма со связями по торцам сжимает полезный проём, а рамная обходится без пристенных связей.

Как выбрать рамную ферму под проект

Для расчёта рамной фермы инженеру нужны шесть исходных параметров — без них корректный КМ не выпустить:

• габариты здания — пролёт, длина, высота до низа фермы и до конька;
• тип кровли — лёгкая (профлист по прогонам) или тяжёлая (утеплённая сэндвич-кровля, фальцевая по сплошному настилу);
• снеговой и ветровой районы по СП 20.13330.2016 — определяются по месту строительства;
• наличие подвесного оборудования — кран-балки, вентиляция, технологические трубопроводы;
• требования по огнестойкости (REI) и категория здания по пожарной безопасности;
• условия эксплуатации — отапливаемое или холодное помещение, влажностный режим.

Частая ошибка на этапе ТЗ — заказчик задаёт только пролёт и шаг, а параметры кровли и оборудования уточняются уже в процессе. Дальше идёт перерасчёт и переделка чертежей, сроки уходят. Поэтому на старте просим комплект сразу: архитектурное задание, разрез здания, спецификацию подвесных нагрузок, район строительства. По этим данным разрабатываем КМ, затем КМД с маркировкой каждого элемента — и фермы уходят в производство уже без вопросов на цех.

Производство, контроль качества и доставка

На нашей площадке в Московской области рамные фермы производятся по СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции». Технологическая цепочка такая: входной контроль металлопроката (сертификаты на партию, замеры геометрии), резка профиля на ленточно-пильных и плазменных станках с точностью до ±2 мм по длине, сварка узлов полуавтоматом в среде CO₂ или смеси Ar+CO₂ по технологиям, аттестованным НАКС. Сварные швы контролируются визуально-измерительно по РД 03-606-03, ответственные стыки — ультразвуком.

Сборка ферм ведётся на кондукторах — это даёт повторяемую геометрию от партии к партии и исключает «уход» пояса по длине. После сварки фермы проходят правку, очистку (механическая или дробеструйная), грунтование ГФ-021 или эпоксидным грунтом. По запросу выполняем горячее цинкование на партнёрских площадках — это нужно для объектов с агрессивной средой или нормативным требованием по сроку службы покрытия.

Фермы пролётом до 12 м везём в Москву собранными, более 12 м — секциями с укрупнительной сборкой на монтажной площадке. Отгрузка из Московской области по всей Россия. Поставку сопровождаем комплектом документов: сертификат на металл, паспорт изделия, схема монтажа, акты ВИК сварных швов. Под крупные заказы выезжаем с шеф-монтажом — инженер УралМеталла на площадке контролирует геометрию каркаса при первой установке.