ГОСТ 20213-89 Фермы железобетонные. Технические условия

В частном домостроении конструкции такого типа используются крайне редко. В основном они монтируются при возведении разного рода производственных, складских и хозяйственных зданий большой площади. В личных хозяйствах такие фермы из уголка сваривают обычно только при сборке каких-нибудь малых металлических архитектурных сооружений, к примеру, беседок или навесов.

Что такое металлическая ферма

Корни слова «ферма» восходят к латинскому «firmus» (прочный), что напрямую указывает на высокую надежность и жесткость конструкции.

Внешне она представляет собой металлическую структуру, в состав которой входят вертикальные стойки и наклонные раскосы. Они соединяются при помощи сварки в единую жесткую металлоконструкцию. Вся нагрузка равномерно распределяется на фундамент сооружения благодаря связанным стойкам. При этом верхний пояс металлоконструкции направлен на осевое сжатие, а нижний на растяжение.

Раскосы, скрепленные в единую структуру, образуют треугольник. Следует помнить о том, что в принципе это наиболее устойчивая геометрическая фигура. Именно поэтому большинство конструктивных элементов фермы представляют собой треугольники.

Для изготовления металлических ферм необходимо объединить в единую конструкцию следующие элементы:

  • Верхний пояс. Включает в себя радиусную (ломаную), горизонтальную и наклонную балки. Именно к ним прикрепляются верхние соединительные узлы стоек.
  • Нижний пояс. Представлен в виде горизонтальной продольной балки. На нее крепят нижние соединительные узлы стоек или раскосов.
  • Стойки. Это вертикальные элементы между нижним и верхним поясом. На них ложится основная нагрузка конструкции, и они же распределяют ее по основанию. Работают на сжатие.
  • Раскосы. Они связывают углы верхнего и нижнего пояса между собой и производятся в виде наклонных стоек. Угол их наклона равен 45°. Работают на сжатие и растяжение.
  • Узлы (панели). Точки, находящиеся на верхнем и нижнем поясе фермы. В них происходит соединение диагональных раскосов или вертикальных стоек.

Что собой представляют

Основными элементами конструкции металлической фермы являются:

  • верхний пояс;
  • нижний пояс;
  • расположенная между ними решетка.

Скрепляться элементы таких стропильных систем могут путем сварки, болтами или заклепками. Различают узлы ферм из уголков и трубы с непосредственным примыканием и на фасонках.

Верхний и нижний пояса таких металлических опорных конструкций могут собираться, к примеру, из профилированной трубы. При монтаже каркаса кровель больших производственных зданий с этой целью в некоторых случаях используются также и более прочные швеллера.

Уголки для возведения опорных конструкций кровель также применяются достаточно часто. Иногда фермы собирают из одиночных металлоизделий этого типа. Но в большинстве случаев пояса монтируют из соединенных тавром уголков. Это позволяет собирать гораздо более прочные конструкции.

Для сварки верхнего пояса таких систем полагается использовать уголки с разной шириной полок. Для нижней же стяжки фермы из парных уголков берут равносторонний в передней плоскости материал. Такая технология позволяет собирать наиболее прочные и долговечные конструкции. В верхнем поясе в данном случае уголки соединяются по меньшей стороне.

Узлы ферм из парных уголков проектируют на фасонках. Стержни решетки к последним прикрепляют фланговыми швами. Сами фасонки заводят за уголки. В этом случае узел получается наиболее надежным.

Читайте также:  Какой герметик для кровли лучше выбрать?

Элементами решетки ферм из уголка являются:

  • стойки, располагающиеся перпендикулярно оси;
  • подкосы, монтируемые под углом;
  • шпренгели или вспомогательные подкосы.

Собирается эта часть конструкции металлической стропильной системы как при возведении больших зданий, так и малых архитектурных форм, в большинстве случаев из одиночного уголка. Иногда для этой цели используется и профилированная труба небольшого сечения.

Дополнительными элементами ферм из уголка являются обычно несущие Z-профили, на которые в последующем крепится собственно кровельный материал. Иногда такие элементы при сборке опорной конструкции кровли не монтируются.

При возведении малых архитектурных форм могут, помимо всего прочего, использоваться простейшие фермы без поясов, представляющие собой конструкции, формирующие одну плоскость. При изготовлении таких систем сначала сваривается треугольная рама. Далее она укрепляется ребрами жесткости и подкосами.

Устройство и узлы деревянных ферм

Основной задачей для качественного закрепления любых узлов в стропильной ферме является надёжная фиксация стыков двух и более брусьев. В стандартных условиях используются следующие варианты крепления узлов в стропильных фермах:

  • узлы соединений ног с мауэрлатом;
  • узлы соединений ног с элементами деревянной фермы при необходимости увеличить жёсткость и прочность конструкций;
  • узлы соединений стропил с целью их удлинения.

Узлы фермы

Кроме того, в зависимости от способа соединения есть возможность получить жёсткое или скользящее крепление. Следует помнить, что жёсткое крепление требует внимательного подхода. Погодные условия могут спровоцировать расширение или сжимание древесины, что опасно образованием деформационных изменений несущих стен.

Жёсткие узлы соединений

  • врубка на стропильной ноге. Глубина врубки не должна превышать треть по высоте доски, а стропила должны упираться в мауэрлат и фиксироваться парой гвоздей под углом и одним крепежом, вбитым вертикально.
  • выполнение нашивки подпорных брусов на стропильные ноги. Подшивка метрового бруска к стропильной ноге с упором в мауэрлат и боковым закреплением посредством металлических уголков.

Скользящие узлы соединений

Скользящее соединение узлов применяется для конструкций наслонных стропил. Висячий тип стропил обладает упором на коньковый прогон, а несущие стены не испытывают распорных нагрузок. Именно по этой причине такая стропильная система не нуждается в скользящем закреплении узлов.

Скользящее крепление

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

3.1. Испытания ферм нагружением для контроля их прочности, жесткости и трещиностойкости следует проводить в соответствии с требованиями ГОСТ 8829 и рабочих чертежей на эти фермы.

3.2. Прочность бетона ферм следует определять по ГОСТ 10180 на серии образцов, изготовленных из бетонной смеси рабочего состава и хранившихся в условиях, установленных ГОСТ 18105.

При испытании ферм неразрушающими методами фактическую передаточную и отпускную прочность бетона на сжатие следует определять ультразвуковым методом по ГОСТ 17624 или приборами механического действия по ГОСТ 22690, а также другими методами, предусмотренными стандартами на методы испытаний бетона.

3.3. Морозостойкость бетона следует определять по ГОСТ 10060.

3.4. Водонепроницаемость бетона ферм следует определять по ГОСТ 12730.0 и ГОСТ 12730.5.

3.5. Среднюю плотность легкого бетона ферм следует определять по ГОСТ 12730.0 и ГОСТ 12730.1 или радиоизотопным методом по ГОСТ 17623.

3.6. Показатели пористости уплотненной смеси легкого бетона ферм следует определять по ГОСТ 10181.0 или ГОСТ 10181.3.

3.7. Контроль сварных арматурных и закладных изделий следует проводить по ГОСТ 10922 и ГОСТ 23858.

3.8. Измерение силы натяжения арматуры, контролируемой по окончании натяжения, следует проводить по ГОСТ 22362.

Читайте также:  Дом с плоской крышей: фото реальных домов, лучшие проекты с фото

3.9. Размеры и отклонения от прямолинейности, ширину раскрытия поверхностных технологических трещин, размеры раковин, наплывов и околов бетона ферм следует проверять методами, установленными ГОСТ 26433.0 и ГОСТ 13015.

Размеры и положение арматурных и закладных изделий, а также толщину защитного слоя бетона до арматуры следует определять по ГОСТ 17625 и ГОСТ 22904. При отсутствии необходимых приборов допускается вырубка борозд и обнажение арматуры ферм с последующей заделкой борозд.

Для каких целей могут использоваться фермы?

Наиболее часто арочную ферму для навеса используют для:

  • формирования открытых стоянок для машин, которые считаются неплохой заменой для гаражей;
  • создания остановок для общественного транспорта;
  • организации козырьков для разных торговых организаций;
  • строительства веранд, беседок или иных малых архитектурных форм, причем при грамотном расчете и правильной работе можно вовсе сделать с помощью данных ферм настоящий садовый домик, обладающий достаточно хорошей прочностью и привлекательным видом.
Для каких целей могут использоваться фермы?

Важно! Именно фермы для навесов гарантируют высокую надежность и долговечность формируемых конструкций, поэтому если они будут грамотно сформированы, то прослужат длительное время без создания каких-либо неприятностей или опасностей.

Выбор схемы фермы

При выборе формы стропильной фермы учитывают следующие факторы:

  • угол уклона кровли;
  • тип соединения, который предполагается использовать при создании конструкции;
  • материал покрытия поверхности крыши;
  • наличие/отсутствие потолочного перекрытия.

Например, если при постройке дома создается почти плоская кровля с покрытием из битумных рулонных материалов, тогда самым оптимальным, по мнению специалистов, является форма трапеции или прямоугольника. Треугольные фермы монтируют, если крыша имеет крутые скаты и на ее поверхность планируют уложить тяжелые покрытия.

Для определения высоты фермы пользуются формулами:

Выбор схемы фермы
  • если прямоугольная ферма — 1/6 х L;
  • если конструкция треугольная — 1/5 х L.

Буква L – это длина пролета стропильной фермы.

При постройке частного дома, как правило, возводят треугольную стропильную систему. Такая форма фермы в комбинации с наклонным планом стропил дает возможность строить односкатные и двускатные кровли, имеющие разные углы наклона. Когда возводятся коттеджи с двухскатными крышами, нередко применяют конструкции с висячими стропилами. При этом стропила резные могут стать настоящим украшением кровли.

С целью обеспечения надежности и прочности ферм для их верхнего и нижнего пояса монтируют дополнительные связки, которые изготавливают из досок и помещают в плоскости нахождения средней стойки.

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

3.1. Испытания ферм нагружением для контроля их прочности, жесткости и трещиностойкости следует проводить в соответствии с требованиями ГОСТ 8829 и рабочих чертежей на эти фермы.

3.2. Прочность бетона ферм следует определять по ГОСТ 10180 на серии образцов, изготовленных из бетонной смеси рабочего состава и хранившихся в условиях, установленных ГОСТ 18105.

При испытании ферм неразрушающими методами фактическую передаточную и отпускную прочность бетона на сжатие следует определять ультразвуковым методом по ГОСТ 17624 или приборами механического действия по ГОСТ 22690, а также другими методами, предусмотренными стандартами на методы испытаний бетона.

3.3. Морозостойкость бетона следует определять по ГОСТ 10060.

3.4. Водонепроницаемость бетона ферм следует определять по ГОСТ 12730.0 и ГОСТ 12730.5.

3.5. Среднюю плотность легкого бетона ферм следует определять по ГОСТ 12730.0 и ГОСТ 12730.1 или радиоизотопным методом по ГОСТ 17623.

3.6. Показатели пористости уплотненной смеси легкого бетона ферм следует определять по ГОСТ 10181.0 или ГОСТ 10181.3.

3.7. Контроль сварных арматурных и закладных изделий следует проводить по ГОСТ 10922 и ГОСТ 23858.

Читайте также:  Благодаря утеплению чердака дом станет теплее!

3.8. Измерение силы натяжения арматуры, контролируемой по окончании натяжения, следует проводить по ГОСТ 22362.

3.9. Размеры и отклонения от прямолинейности, ширину раскрытия поверхностных технологических трещин, размеры раковин, наплывов и околов бетона ферм следует проверять методами, установленными ГОСТ 26433.0 и ГОСТ 13015.

Размеры и положение арматурных и закладных изделий, а также толщину защитного слоя бетона до арматуры следует определять по ГОСТ 17625 и ГОСТ 22904. При отсутствии необходимых приборов допускается вырубка борозд и обнажение арматуры ферм с последующей заделкой борозд.

Что еще необходимо знать о конструкции стропильных ферм

Что еще необходимо знать о конструкции стропильных ферм

Деревянные фермы, как было упомянуто выше, состоят из стропильных ног. Они должны располагаться параллельно по отношению к скатам, в качестве их задачи выступает исключение прогиба кровельной конструкции. Если речь идет о прогоне, то он выполняется в виде поперечного бруса, который располагается продольно сверху. Для поддержки прогонов стропильной конструкции выступают стойки и лежни. Составляющие подстропильной фермы – это подкосы, именно благодаря им обеспечивается устойчивость стропил.

ВЫВОДЫ:

  • Использование стропильных ферм на основе дерева или металла обеспечивает защиту здания от внешних воздействий.
  • Основными требованиями к выбираемому материалу и конструкции стропильной фермы являются прочность, устойчивость и надежность.
  • Задачей ферм является передача общей нагрузки, которая оказывается на крышу, на стены здания.
  • Фермы классифицируются по очертанию поясов, конструктивному оформлению, статической схеме, типу решетки.
  • Различают фермы с параллельными поясами, трапециевидные, треугольные.
  • Стропильные фермы выполняются из дерева или металла. Возможны также комбинированные варианты.
  • Устойчивость ферм повышается посредством устройства дополнительных связок для верхнего и нижнего поясов на основе досок.
  • При возведении системы стропил важным моментом является корректный расчет возможных нагрузок.

Подробнее о стропильной системе вальмовой крыши смотрите в видеосюжете.

Требования в зависимости от угла наклона

Все используемые для возведения крыш металлические фермы условно делятся на три категории:

  • с углом наклона скатов от 6 до 15°;
  • от 15 до 22°;
  • от 22 до 33°.

Считается, что крыши первого типа целесообразно монтировать с использованием трапециевидных ферм высотой от 1/7 до 1/9 длины пролета. Если в сооружении в последующем не предполагается подшивать потолок, раскосы в таких конструкция устанавливают в виде решетки треугольной формы.

Для сборки крыш с углом наклона ската от 15 до 22° обычно используются фермы высотой в 1/7 от длины пролета. Это позволяет смонтировать наиболее надежную конструкцию. Если необходима большая высота (на частей длины пролета), нижний пояс делается ломаным. При использовании такого метода масса каркаса может быть снижена на 30%.

Устанавливать фермы из стальных уголков с ломаным нижним поясом допускается только на сооружениях с длиной пролета не более 20 м. В противном случае полагается монтировать конструкции Полонсо.

Для ферм с углом наклона ската в 22-30° обычно выбирают высоту в 1/5 длины пролета. В этом случае конструкция получится оптимально легкой и с нее в последующем будет быстро стекать дождь и сходить снег. Монтируют на таких зданиях обычно треугольные фермы из уголков.

Покрывают кровли с таких углом наклона скатов в большинстве случаев шифером или металлическими листами. Для длинных пролетов от 14 м чаще всего используют фермы с нисходящими раскосами. Такие конструкции хорошо переносят значительные снеговые и ветровые нагрузки.