Металлические фермы часто применяются для возведения хозяйственных, производственных зданий и зданий коммерческого назначения. Стропильные системы из металла имеют ряд преимуществ, с другой стороны, при возведении частных домов они слишком дорого обходятся владельцу. Необходимость в них возникает только тогда, когда нужно сделать сверхпрочную крышу или возвести сложную конструкцию. Но и тогда домовладельцы предпочитают комбинированные стропильные системы – часть элементов в них делается из дерева, остальные – из металла.
Материал для устройства металлической стропильной конструкции
Обычно все элементы выполняются из профилированного металла – уголков, двутавров, швеллеров. Они могут иметь самую разную форму: метизы могут быть прямоугольными, трапециевидными, треугольными или более сложной геометрии.
При возведении производственных цехов, металлические стропильные системы часто монтируются на подстропильные прямоугольные фермы, тоже выполненные из металла (швеллеров или толстостенных квадратных труб). В качестве опор служат также армированные бетонные подушки или отдельные железобетонные или металлические колонны.
1) Нижний пояс фермы;2) Верхний пояс фермы;3) Раскос;4) Узловая фасонка;5) Листовая накладка;6) Кровельный несущий Z — профиль (толщина 1,5; 2мм);7) Болт М12; М16 (по расчету);
Отдельные узлы и элементы стропил соединяются с помощью косынок из стали, которые крепятся сваркой или болтовыми соединениями.
Для изготовления непосредственно стропил используются уголки. Уголки со сторонами одинакового размера идут на нижний пояс фермы, а из разносторонних уголков делают верхнюю часть конструкции. Уголки свариваются таким образом, чтобы получался тавр.
Чтобы связать элементы системы, делают конструкции из тавро- или крестообразных уголков. Крепления для стропил изготовляют из листовой стали, уголков или железных полос.
При возведении частных домов и небольших хозяйственных построек в качестве основного материала для стропильной системы используют гнутые разнопрофильные трубы. Такие системы получаются гораздо более лёгкими, притом обладают достаточной прочностью.
Технология монтажа металлических ферм
Главные достоинства стальных ферм по сравнению с деревянными стропильными системами – долговечность, особая прочность, индустриальность и простота монтажа.
Металлические стропила могут быть до 50 метров длины, имеют сравнительно небольшой вес, не подвержены деформации при резких перепадах температур. Их монтаж производится в строгом соответствии с деталировочными чертежами, в которых имеются монтажные схемы с обозначением марок отдельных элементов конструкции. Поэтому на объекте все детали конструкции имеют маркировку. Кроме того, обычно все элементы оборудованы монтажными отверстиями.
При сборке эти отверстия дают возможность подготовить стыки под сварку без применения струбцин, клиньев или хомутов – соединяемые детали фиксируются конусными и проходными оправками. Если же такие отверстия отсутствуют, самым простым способом предварительно зафиксировать соединяемые элементы, будет прихватка (короткие швы, стягиваемые с помощью струбцин).
Большинство элементов металлических ферм сваривается или соединяется болтами. Болтовые соединения самые простые, чёрными болтами крепят прогоны, стропильные фермы, связи, фахверк. Надёжность такого соединения зависит от степени натяжения болтов. Эту работу обычно проводят два монтажника, затягивают гайки специальными ключами с длинными рукоятками или пневматическими.
Сварные соединения в основном применяются при необходимости получить максимально жёсткое соединение. Между собой сваривают колонны и стропильные фермы, подкрановые балки и колонны, а также стыки колонн. Перед тем как делать сварку, отдельные конструктивные элементы соединяются грубыми монтажными болтами. Затем, для получения необходимой жёсткости, их сваривают между собой. Особенно ответственные соединения делают с помощью заклёпок.
Монтаж стропильных металлических ферм производится с помощью стреловых кранов. Чтобы фермы не раскачивались используют ручные парные оттяжки. Они же помогают направлять ферму при установке. Перед тем как снимать стропы с фермы, она должна быть закреплена по крайней мере
Установка стропильной фермы
половиной предусмотренных проектом болтов.
Если она монтируется на железнобетонные колонны или кирпичные стены, её крепят анкерными болтами. Начинают монтаж ферм в той части каркаса, где предусмотрена установка связей. Первые две фермы закрепляют, не снимая расчалок, всеми проектными связями и прогонами. Только после того, как все болтовые соединения надёжно закручены и все стыки проварены, можно расчаливать фермы.
Если монтаж производится краном с большой грузоподъёмностью, лучше монтировать фермы укрупнёнными блоками.
Стыки колонн
Обычно стыки колонн делают выше подкрановых балок, в надкрановой части конструкции. Колонны большой длины (свыше 18 м) транспортируют фрагментами. Затем их собирают и сваривают, иногда сварку делают при помощи специальных металлических накладок, которые крепят болтами и приваривают к соединяемым деталям. Торцы основных и надкрановых частей колоны аккуратно стыкуют, фиксируют и сваривают между собой. Оба фрагмента для усиления соединяются косынкой.
Соединение колонн с подкрановыми балками
При монтаже на колонну (на её опорную плиту) опирают вертикальное ребро подкрановой балки и затягивают соединение болтами. Затем делают дополнительное крепление балки тормозными конструкциями к надкрановой части колонны, закручивают болты и делают протяжённый сварочный шов.
Соединение колонн с фермами
Когда требуется жёсткое соединение оголовка колонны и стропильной фермы, в месте стыковки монтируют накладку, которая соединяется с поясом фермы и опорной плитой колонами. Используется болтовое соединение, затем вся конструкция сваривается. Нижний пояс (основание) фермы опирают фасонкой на монтажный столик и окончательно присоединяют к колонне с помощью болтов и сварки. В случае шарнирного опирания, к колонне прикрепляют верхний пояс фермы, жёстко соединяя фасонку и приваренные к колонне пластины.
Монтаж колонн
Установка и крепление колонн
Перед тем как колонну начинают устанавливать, на её башмак (опорный лист) наносят монтажные осевые риски. Крепят к колонне лестницу-времянку; подмости (в местах примыкания ферм и подкрановых балок). После этого закрепляют строп и начинают подъём.
Колонну, на месте установки, наводят на анкера, опирают на выставленные строго по горизонтали опорные балки или подкладки. Затем совмещают риски на опорных листах с рисками на закладных деталях фундамента, выравнивают колонну и временно её закрепляют.
Колонны, высотой не больше 12 метров, фиксируют с помощью болтовых соединений, а более высокие колонны (или колонны с узкими башмаками) дополнительно фиксируют расчалками, которые не убираются до окончательного монтажа. Бывает что для надёжного закрепления колонны необходима заливка башмака бетонным раствором – её следует выполнять только после того, как колонна окончательно выверена и закреплена.
Установка конструкции подкрановых балок
Подкрановые балки монтируются на консоль или подкрановую ветвь металлической балки, соединяются сваркой или болтами. До начала транспортировки к месту монтажа, на неё устанавливают специальные приспособления для предварительного закрепления. На концах балки укрепляются оттяжки, которые позволяют регулировать её положение и наводить подкрановую балку в строго определённые места на консолях колонн. Подкрановые балки в проектное положение устанавливают, ориентируясь на осевые риски, которые нанесены на ней и на консолях колонн.
Окончательно устанавливают и закрепляют их после проверки их положения геодезическими приборами. Подкрановые балки привариваются к закладным деталям, которые смонтированы на колоннах.
Техника безопасности
Монтаж металлических ферм могут производить только квалифицированные монтажники и стропальщики, имеющие допуск к высотным работам. Каждый из них в обязательном порядке должен пройти инструктаж по технике безопасности перед началом работ. При монтаже следует надевать каски, рукавицы, соблюдать правила работы с подъёмными механизмами, а при работе на высоте – использовать монтажный пояс.
Металлические стропильные фермы позволяют возводить кровли большой площади качественно и в короткие сроки. На сегодняшний день им нет альтернативы в промышленном строительстве.
