Металлические фермы 21 м

Ферма пролётом 21 метр — сварная решётчатая система из верхнего и нижнего поясов, соединённых раскосами и стойками. Усилия в стержнях возникают преимущественно осевые: верхний пояс сжат, нижний растянут, раскосы работают на сжатие или растяжение в зависимости от схемы решётки. Такая раздача нагрузок позволяет перекрыть 21 метр при массе конструкции обычно на 25–35 % меньше, чем у эквивалентной по несущей способности сплошностенчатой балки.

Высота фермы в коньке для пролёта 21 м обычно принимается в пределах 1/8–1/12 пролёта — конкретное значение определяется уклоном кровли, шагом прогонов и расчётными нагрузками. От высоты зависит распределение усилий: чем ниже ферма, тем больше нагрузка на пояса, тем тяжелее становится профиль. Это компромисс, который инженер решает на этапе КМ — занизишь высоту ради архитектуры, получишь перерасход металла на поясах.

Под пролёт 21 метр применяются четыре основных типа геометрии. Треугольная ферма — для скатных кровель с уклоном от 20°, оптимальна по расходу металла при больших уклонах. Трапециевидная — компромисс для уклонов 5–15°, наиболее распространённый вариант под профлист и сэндвич-панель. Ферма с параллельными поясами — для плоских кровель и под подвесные краны, требует большего расхода металла, но проще в изготовлении и в монтаже. Полигональная — для кровель с переменным уклоном или там, где нужно вписаться в архитектурный контур.

Решётка фермы тоже выбирается не произвольно. Треугольная решётка — самая распространённая, экономичная по числу узлов. Раскосная — когда в нижнем поясе есть подвесная нагрузка и важно разгрузить раскосы. Шпренгельная — на пролётах ближе к 24 м и больше, для 21 м используется редко. Каждый тип решётки даёт своё распределение усилий — это решается на расчётной стадии, не «как получится».

Пролёт 21 м — это типовой размер для производственных и складских зданий с одной зоной обслуживания и шагом колонн 6 или 12 м. Чаще всего фермы 21 м ставятся в каркасах одноэтажных промзданий: машиностроительные цеха, цеха металлообработки, ремонтные боксы для крупногабаритной техники. Под пролётом размещают мостовой кран грузоподъёмностью обычно до 20 тонн — нагрузка от кранового пути учитывается в расчёте опорных узлов.

Вторая крупная ниша — холодные склады и логистические терминалы, где важно максимизировать полезный объём без внутренних колонн. Для них трапециевидная ферма с параллельными поясами под уклон 5–10° работает лучше всего: простая в монтаже кровля, минимум узлов, быстрая сборка на объекте. Третья — спортивные сооружения, манежи, крытые рынки, СТО для грузового транспорта. Здесь к ферме добавляются требования по эстетике опорных узлов и часто — по огнезащите.

Ферма 21 м подбирается от кровли вниз: тип кровельного покрытия (профлист, сэндвич-панель, мембранная кровля) и шаг прогонов задают точки приложения нагрузки на верхний пояс. От этого зависит схема разбивки решётки — панели верхнего пояса должны попадать в узлы, иначе в поясе появится местный изгиб между узлами и сечение приходится увеличивать на один-два калибра.

Дальше — нагрузки. Снеговой район по СП 20.13330 (для большей части Ленинградской области это III–IV район), ветровая нагрузка, подвесные коммуникации, технологическое оборудование. Если на ферму подвешивается кран-балка — это отдельный узел, считается с динамическим коэффициентом. Если предполагается развитие производства и в перспективе появятся подвесы — лучше заложить запас по нижнему поясу сразу, чем переделывать ферму через три года.

Типовая ошибка при выборе — экономия на типе профиля без учёта монтажа. Парные уголки дешевле в материале, но сборка узлов на фасонках занимает больше времени и требует точной разметки. Профильная труба дороже в металле, но даёт чистый бесфасоночный узел и быстрее собирается на объекте — на крупном объекте экономия монтажа перекрывает разницу в стоимости стали.

Производство УралМеталла работает по разработанным КМД или по проекту заказчика. На входе — стадия КМ с расчётом сечений и узлов; КМД с раскладкой каждого стержня и сварного шва; на производстве — раскрой металла, сборка на стапелях, сварка полуавтоматом в среде защитного газа. Геометрия каждой фермы 21 м контролируется по контрольным точкам: длина по нижнему поясу, строительный подъём, межосевое расстояние опорных узлов. Сварные швы проходят визуально-измерительный контроль; узлы повышенной ответственности — ультразвуковой.

Транспортировка фермы 21 м длинномером возможна целиком — это сокращает срок монтажа на объекте, но требует согласования негабаритной перевозки. Альтернатива — деление фермы на два транспортных элемента с монтажным стыком на болтах или сварке, укрупнительная сборка выполняется на стройплощадке в Санкт-Петербург. Перед отгрузкой ферма проходит антикоррозионную обработку: грунтовка по подготовленной поверхности, при необходимости — финишная окраска или горячее цинкование. Доставка организуется по Ленинградской области и в Санкт-Петербурге с разгрузкой краном на объекте.