Фермы рамные

Конструкция и расчётная схема рамной фермы

Рамная ферма отличается от стропильной тем, что стойки и пояса сходятся в жёсткий узел — рама берёт на себя изгибающий момент. За счёт этого каркас устойчив к горизонтальным усилиям (ветер, торможение крана, сейсмика) и работает без дополнительных связей по торцам здания.

В расчётной схеме четыре группы стержней: верхний пояс — сжато-изогнутый, нижний — растянутый, раскосы — переменно сжато-растянутые по направлению нагрузки, стойки — изгибаемые с продольной силой. Сечения подбираем раздельно: верхний пояс — замкнутый профиль или спаренный уголок под устойчивость, нижний — двутавр или одиночный уголок по растяжению, раскосы — квадратная труба меньшего сечения. Гнать весь каркас из тяжёлого двутавра «на всякий случай» — верный признак неаккуратного КМД и лишнего металла.

Высоту фермы задаём в диапазоне H/L ≈ 1/4–1/5 от пролёта. Ниже — усилия в поясах растут резко, прогиб уходит за норму СП; выше — металлоёмкость растёт без выигрыша по несущей способности.

Типы и исполнения рамных ферм

По форме верхнего пояса рамные фермы делят на четыре типа. Прямая — пояса параллельны, под плоскую кровлю или малый уклон, проще в изготовлении и удобна для подвесного потолка. Трапецеидальная — пояс с уклоном к коньку, рабочее решение для ангаров и складов с двускатной кровлей. Сегментная — пояс по дуге, чаще на крупных пролётах спортивных и выставочных залов. Треугольная — с большим уклоном, под кровлю из профлиста по прогонам.

По материалу сечений — четыре варианта: профильная труба прямоугольного и квадратного сечения (хорошее отношение жёсткости к массе, аккуратные сварные узлы), горячекатаный двутавр (тяжёлые фермы с большими усилиями), швеллер (нижний пояс и раскосы), уголок (лёгкие фермы малых пролётов). На практике большинство ферм идёт с комбинированными сечениями: пояс из замкнутого профиля, низ из двутавра или швеллера, раскосы из квадратной трубы. Однородная сборка «всё из двутавра» оправдана только на тяжёлых фермах под мостовые краны.

Узлы делаем либо целиком сварными на заводе, либо с укрупнительными стыками на высокопрочных болтах. Болтовой стык удобен при доставке секциями и при возможном демонтаже.

Где применяются рамные фермы

Рамную схему выбирают, когда стропильная ферма со связями либо не проходит по требованиям, либо избыточна по трудоёмкости монтажа. Типовые объекты в Санкт-Петербурге и соседних городах Ленинградской области:

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

Отдельно берут рамную схему под объекты, которые планируют разбирать и переставлять — выставочные павильоны, временные склады, ангары сезонного хранения. Жёсткие узлы рамы снимают продольные связи по поясам, и каркас разбирается на укрупнённые марки без потери геометрии при повторной сборке. Второй частый случай — здания с открытыми торцами (склады с воротами на всю ширину, гаражи под грузовую технику): связи по торцам сжимали бы проём, а рама обходится без пристенных связей.

Как выбрать рамную ферму под проект

Чтобы выпустить корректный КМ, инженеру нужны шесть исходных параметров:

• габариты здания — пролёт, длина, высота до низа фермы и до конька;
• тип кровли — лёгкая (профлист по прогонам) или тяжёлая (утеплённая сэндвич-кровля, фальц по сплошному настилу);
• снеговой и ветровой районы по СП 20.13330.2016 — по месту строительства;
• подвесное оборудование — 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 кровлю и оборудование уточняет по ходу. Дальше идёт перерасчёт и переделка чертежей, сроки уходят. Поэтому просим комплект сразу: архитектурное задание, разрез здания, спецификацию подвесных нагрузок, район строительства. По этим данным выпускаем КМ, затем КМД с маркировкой каждого элемента — и фермы уходят в цех без вопросов.

Производство, контроль качества и доставка

На площадке в Ленинградской области рамные фермы производим по СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции». Цепочка такая: входной контроль проката (сертификаты на партию, замер геометрии), резка профиля на ленточнопильных и плазменных станках с точностью до ±2 мм по длине, сварка узлов полуавтоматом в среде CO₂ или смеси Ar+CO₂ по картам, аттестованным НАКС. Швы контролируем визуально-измерительно по РД 03-606-03, ответственные стыки — ультразвуком.

Сборку ведём на кондукторах — это даёт повторяемую геометрию от партии к партии и убирает «уход» пояса по длине. После сварки фермы правим, чистим (механическая или дробеструйная очистка), грунтуем ГФ-021 или эпоксидным грунтом. По запросу отдаём на горячее цинкование партнёрам — под агрессивную среду или нормативный срок службы покрытия.

Фермы до 12 м везём в Санкт-Петербург собранными, длиннее — секциями с укрупнительной сборкой на площадке. Отгрузка из Ленинградской области. К поставке прикладываем сертификат на металл, паспорт изделия, схему монтажа, акты ВИК швов. Под крупные заказы выезжаем с шеф-монтажом — инженер ЗМК Континенталь контролирует геометрию каркаса при первой установке.