Сегментные фермы

Конструкция и принцип работы

Сегментная ферма — плоская решётчатая конструкция: верхний пояс очерчен по сегменту окружности или ломаной, повторяющей дугу, нижний пояс прямой, между ними раскосы и стойки, образующие треугольные ячейки. Геометрия работает на результат: вертикальная нагрузка раскладывается по криволинейному поясу как сжатие, а не как чистый изгиб, и на металл требуется меньше, чем при параллельных поясах.

Выигрыш начинает читаться от пролёта 18 метров и растёт дальше — сначала по массе самой фермы, потом по нагрузке на колонны и фундаменты, что нередко и определяет выбор схемы. Верхний пояс обычно из гнутосварного профиля прямоугольного сечения, раскосы — из парных уголков или круглых труб; сечения выходят из расчёта усилий в каждом стержне, а не из среднего значения по ферме. Заводские узлы варят в кондукторе с контролем швов, монтажные стыки делают фланцевыми на болтах. Практическая деталь: узел примыкания раскоса к криволинейному поясу требует индивидуальной разделки торца, поэтому раскрой на такие фермы идёт по КМД, а не по типовым таблицам.

Пролёты, схемы и типоразмеры

Сегментные фермы различают по очертанию верхнего пояса, числу панелей и типу решётки. Пояс делают по дуге окружности, ломаным сегментом с прямыми вставками или по параболе; решётку — треугольной, треугольной с дополнительными стойками либо раскосной. Схему выбирают по пролёту, нагрузке и ограничениям по высоте здания.

• 18–24 м — треугольная решётка, самый экономичный вариант под склады и ангары.
• 24–36 м — увеличенная высота фермы и дополнительные стойки; типично для спортивных и торговых объектов.
• Свыше 36 м — поставка секциями, монтажные стыки на болтах, узлы прорабатываются индивидуально.

Высоту в середине пролёта берут в пределах 1/8–1/12 пролёта; точное значение вытягивают из расчёта и из отметки низа несущих конструкций. Для сравнения: типовые стальные стропильные фермы из парных уголков по ГОСТ 23119-78 выпускают высотой 2250 и 3150 мм под пролёты 18–36 м — эти цифры удобно держать как ориентир, когда архитектура жёстко лимитирует габарит покрытия.

Как выбрать под проект

Подбор начинается не с каталога, а с трёх цифр: пролёт между опорами, шаг ферм в плане и сумма постоянных и временных нагрузок. Без них любой типовой чертёж — только отправная точка для пересчёта. Снеговой район берут по картам СП для конкретной площадки, ветровой считают отдельно для покрытия и для торцов здания.

• Уточните кровельный пирог: профлист по прогонам, сэндвич-панель или утеплённая кровля по балкам — постоянная нагрузка отличается в разы.
• Соберите технологические подвески: освещение, вентиляция, кран-балки, инженерные сети. Это самая частая забытая позиция.
• Согласуйте узел опирания — стальная колонна, железобетонная колонна или стеновая панель; от него зависят опорный раскос и закладная деталь.
• Заложите защиту по среде эксплуатации: отапливаемому складу хватает грунт-эмали в два слоя, для влажных и агрессивных цехов берут горячее цинкование.

Типовая ошибка — заказ фермы по архитектурному чертежу без расчёта нагрузок. Производство в этом случае сначала выпускает КМД, и срок сдвигается на этап проектирования, который заказчик в график не закладывал.

Монтаж, приёмка и эксплуатация

Сегментные фермы поднимают укрупнёнными блоками. Если пролёт укладывается в транспортный габарит, ферму везут целиком и ставят одним подъёмом; на больших пролётах секции сначала собирают на болтах внизу, выверяют геометрию и только потом поднимают. Схема строповки здесь не формальность: неверно расставленные точки дают остаточный прогиб верхнего пояса, который раскреплением связями уже не выбирается.

• До подъёма проверьте стрелу верхнего пояса, прямолинейность нижнего и отсутствие винта по плоскости фермы.
• Ставьте связи и распорки по проекту сразу — незакреплённая ферма теряет устойчивость из плоскости раньше, чем исчерпывает несущую способность.
• При приёмке смотрите фланцевые стыки: комплектность болтов, момент затяжки, отсутствие зазора по контуру фланца.
• Повреждённое при перевозке покрытие подкрашивайте до монтажа — после подъёма доступ к верхнему поясу закрывает кровля.

В эксплуатации основное внимание — узлы опирания и нижний пояс в зоне подвесов. Раз в сезон после схода снега стоит осмотреть покрытие в местах, где вода стекает по дуге к краям: там подтёки появляются первыми.