Стальные стропильные фермы представляют собой металлоконструкции, состоящие из верхнего, нижнего пояса и решетки, соединяющих их и придающих конструкции требуемую жесткость. Используются при устройстве пролетов мостов, кровли промышленных объектов и пр. Стропильные фермы принимают нагрузки и передают их на колонны (опоры). При выборе подходящих металлоконструкций для конкретного объекта необходимо обязательно учитывать ряд факторов.
Что учитывается при проектировании и выборе стропильных ферм?
Стропильные фермы представляют собой цельную конструкцию заводского исполнения или отдельные элементы, собираемые в месте монтажа в единую систему.
Ферма может быть разрезной и неразрезной, арочной, плоской или пространственной. Очертание пояса – сегментное, треугольное, трапециевидное, полигональное, параллельное. Решетки стропильных схем – в виде треугольников, раскосые, специальные. В качестве профиля используется уголок, профилированная или круглая труба. При выборе подходящей стропильной фермы в простейшем случае учитывают назначение и условия эксплуатации объекта, ширину пролетов, расчетные нагрузки. Но ошибочно ориентироваться только на размеры и технические характеристики.
Очертание и схема фермы выбираются на этапе проектирования исходя из следующих критериев:
- Эксплуатационные свойства – выдерживаемые нагрузки, собственный вес, стойкость металла к внешним воздействиям и прочие показатели, влияющие непосредственно на эксплуатацию объекта строительства. Должна обеспечиваться безопасная работа конструкций с учетом требуемой устойчивости, прочности, долговечности при соответствующем расходе металла и затратах на производство конструкции.
- Металлоемкость – расход стали, необходимый для изготовления стропильной фермы выбранной схемы и очертания. Зависит и от выбранной статической схемы, и от очертания поясов, и от используемого проката (калибра) для производства металлоконструкций.
- Трудоемкость производства, технологичность – критерии, определяющие сложность изготовления конкретной металлоконструкции, приводящие в итоге к увеличению стоимости и сроков производства.
- Транспортные возможности – требования к конструкциям при их доставке на место монтажа автомобильным, железнодорожным, водным транспортом с учетом ограничений на габариты.
- Сложность монтажа – трудоемкость процесса установки ферм, сборки их элементов, способа соединения элементов между собой
- Эксплуатационные затраты – показатели расходов, которые могут как увеличиться, так и уменьшиться в зависимости от выбранной стропильной схемы (к примеру, при увеличении высоты возрастут затраты на отопление помещений, на стройматериалы при возведении стен здания).
- Архитектурная выразительность и эргономичность – выбранная ферма должна обеспечивать приемлемый архитектурный облик объекта строительства.
С учетом вышесказанного становится понятно, что цель проектирования и обоснованного выбора стропильной схемы не ограничивается исключительно расчетами по нагрузкам и весу конструкций, расходу стали. Необходимо принимать во внимание все факторы, иначе стоимость проекта окажется завышенной, хотя для конкретного объекта можно было бы подобрать более подходящее конструктивное решение, снизив при этом общие затраты.
Проблемы с расчетом материала и его стоимости
Расход стали определяется как самой схемой и очертанием фермы, так и характеристиками используемого проката для ее изготовления. Больше металла требуется для балочных разрезных ферм, меньше – для неразрезных и рамных. Что касается расхода стали по сечению профиля, то нужно учитывать, что данный показатель не является объективным, поскольку определяется калибром сечения при неизменных классах стали и может существенно отличаться у разных поставщиков. В итоге разница в стоимости производства и монтажа фермы может нивелироваться за счет стоимости самого проката.
Поиск новых конструктивных решений с учетом расхода металла для проектных организаций не является первостепенным, поэтому чаще всего расход стали определяется исходя из типовых и аналогичных проектов. Хотя именно стоимостное обоснование проката и выбор оптимального предложения среди всех поставщиков иногда позволяет заказчику существенно сэкономить на стропильных фермах.
Выбор оптимальной стропильной фермы – это всегда компромисс между расходом стали, затратами на производство, транспортировку и монтаж, а также на последующую эксплуатацию. Поэтому каждый выбор проектировщика должен быть обоснован исходя из этих критериев, т.е. должно быть комплексное технико-экономическое обоснование по проекту.
