Что такое ферма в строительстве?

Ферма (конструкция)

Фе́рма (фр. ferme , от лат. firmus прочный), в строительной механике стержневая система, остающаяся геометрически неизменяемой после замены её жёстких узлов шарнирными. В элементах фермы, при отсутствии расцентровки стержней и внеузловой нагрузки, возникают только усилия растяжения-сжатия. Фермы образуются из прямолинейных стержней, соединенных в узлах. [1]

Ферма состоит из элементов: пояс, стойка, раскос, шпренгель (опорный раскос).

Из чего состоит ферма

По определению ферма — это строительная конструкция из жестких стержней, которые соединяются между собой в узлах и образуют геометрически неизменяемую систему. Единственная неизменяемая геометрическая фигура в системе координат — это треугольник, поэтому любая фермическая конструкция состоит из множества соединенных между собой треугольников.

Технические параметры ферм характеризуются следующими величинами:

Длина пролета — расстояние между двумя ближайшими опорными точками;
Панель нижнего пояса — расстояние между двумя смежными узлами на нижней продольной балке;
Панель верхнего пояса — расстояние между ближайшими двумя узлами на верхней продольной балке;
Высота — габаритный размер фермы с параллельными поясами по вертикали.

Если балка верхнего пояса расположена не параллельно балке нижнего пояса, то указывается два значения высоты Н1 и Н2. Измеряется от балки нижнего пояса, до самой нижней и самой верхней точки балки верхнего пояса.

На схеме показаны трапециевидная и параллельная фермы, а пояснение к чертежу написано ниже.

Нижний пояс — продольная горизонтальная балка, которая связывает все соединительные узлы в нижней части фермической конструкции;
Верхний пояс — продольная, наклонная или радиусная балка, связывающая все соединительные узлы в верхней части фермы;
Стойки — вертикальные поперечные связи, которые соединяют все узлы нижнего и верхнего поясов. Воспринимают и распределяют по всей ферме основную нагрузку на сжатие;
Раскосы — диагональные поперечные связи, соединяющие все узлы верхнего и нижнего поясов. Воспринимают нагрузку на сжатие и растяжение. Оптимальный угол наклона раскосов — 45°;

Непосредственное сварное соединение (а) и соединение через фасонку (б) в узлах фермы.

Узлы — точки соединения вертикальных стоек и диагональных раскосов с горизонтальными балками нижнего и верхнего пояса фермы. В строительной механике условно принимаются как шарнирное сочленение;
Узловые соединения. При изготовлении фермических конструкция применяется два способа соединения всех элементов в узлах:

Сварное соединение с непосредственным примыканием всех элементов друг к другу;
Болтовое или клепаное соединение — все пояса и решетки поперечных связей соединяются между собой при помощи фасонки из толстого листового металла.

На схеме показан расчет конструкции металлического навеса с прямоугольными и несимметричными треугольными фермами.

При изготовлении сварной фермы из тонкостенной стальной трубы или уголка, для сваривания элементов между собой также иногда применяются фасонки.

Разновидности фермических конструкций

Основное преимущество ферм перед сплошными балками — это высокая несущая способность при малом удельном весе и небольшом расходе материалов. По своему устройству и характеру распределения нагрузок, фермические конструкции делятся на два вида:

Плоские фермы — это такие конструкции, в которых все стержни расположены в одной плоскости:

Направление вектора приложенной нагрузки должно совпадать с плоскостью расположения фермы:
Для противодействия боковым и сдвигающим нагрузкам плоские фермы нужно скреплять дополнительными продольными и диагональными связями.

Пространственные фермы — собираются из набора стержней, которые ориентированы во всех трех плоскостях:

Они немного сложнее в изготовлении, но в то же время способны выдерживать одновременное воздействие вертикальных, горизонтальных и боковых нагрузок;
За счет этого пространственные металлические конструкции можно устанавливать без связей с другими конструкциями, поэтому их нередко используют для изготовления одиночных балок, опорных столбов, мачт и пр.

Пространственную конструкцию можно сварить из двух одинаковых плоских ферм.

В частном жилищном строительстве обычно используются плоские фермы, которые в свою очередь, также делятся на несколько видов:

Полигональные фермы:

Для изготовления нижнего пояса используется одна сплошная балка, а верхний радиусный пояс собирается из нескольких прямых отрезков;
Полигональные стальные фермы применяются для строительства арочных ангаров или полукруглых навесов и козырьков с большой шириной пролета.

Трапециевидные фермы:

Нижний пояс изготавливается из одной сплошной балки, а верхний — из двух наклонных;
Трапециевидная металлическая ферма чаще всего используется в промышленном строительстве при больших пролетах, поскольку способна выдерживать значительные весовые и ветровые нагрузки. Главный недостаток — большая высота.

Параллельные или прямоугольные фермы:

Из названия понятно, что верхний и нижний пояса изготавливаются из двух параллельных балок, а очертание конструкции имеет прямоугольную форму;
Это наиболее распространённый вид ферм. Их несложно изготовить своими руками и они практически не имеют ограничения по использованию.

Сегментные фермы:

Изготавливаются по аналогии полигональной конструкции, только для верхнего пояса используются не прямые балки, а цельный сегмент окружности;
Для изготовления сегментов я советую использовать прокатный станок для стальных труб;

Симметричная треугольная ферма:

Изготавливаются в виде равнобедренного треугольника с вертикальными стойками и диагональными связями;
Применяются при строительстве двухскатной кровли, а наклонные балки верхнего пояса используются в качестве стропил.

Несимметричные треугольные фермы:

Имеют похожую конструкцию, но изготавливаются в виде прямоугольного треугольника;
Применяются в качестве несущих стропильных ферм для односкатной наклонной кровли.

В домашнем строительстве чаще всего используются третий, пятый и шестой варианты.

2. Фермы крыши: основные виды

Ферма крыши подстраивается под форму крыши, ее пролет и угол наклона. Также нужно учитывать вес покрытия, которое будет нести стропильная ферма.

Стропильный каркас — это простейшая стропильная ферма — в основе конструкции лежат фермы, состоящие из двух стропил, соединенных между собой коньком (высшая точка крыши), а их концы опираются на коленные стены. Применяется для простых двускатных крыш с пролетом не более 7 м.

Стропильно-воротниковая балочная ферма имеет аналогичную конструкцию, но каждая пара стропил имеет распорку (известную как воротниковая балка), которая позволяет возводить двускатные крыши с большим пролетом (до 11 м) без утолщения элементов конструкции.
Прогонно-балочная ферма — очень популярная стропильная ферма — размеры крыши могут превышать 10 м, но не должны превышать 16 м. Стропила, соединяемые в коньке, основаны на кирпичной кладке и дополнительной деревянной конструкции, состоящей из прогонов (крепятся параллельно кровле), растяжек (поперек кровли) и опорных столбов. Все это выглядит так, как будто стропильная ферма изнутри поддерживается кубоидом из балок.

Читать еще: Монтаж профлиста на забор

Первые два типа стропильных ферм отличаются от последнего с точки зрения передачи вертикальных нагрузок. При использовании стропильной и стропильно-балочной фермы нагрузки будут передаваться на коленные стены, а при установке прогонно-балочной фермы — на усиленный потолок.

Стропильные фермы состоят из нескольких (в зависимости от размера и формы) деревянных элементов, образующих систему связанных между собой треугольников. Их используют для создания треуголных крыш (с годным и неиспользуемым чердаком) и плоских крыш.
Сборные фермы состоят из верхних поясов (эквиваленты стропил в традиционной ферме), нижнего пояса (это основа фермы), стоек (вертикальных) и диагоналей (диагональных).

Какие бывают разновидности ферм в системе мостов

Фермы из металла классифицируют по разнообразным признакам:

Конфигурауия по форме: трапецеидальные, сегментные, пояса строго параллельны, верхний пояс относится к полигональному виду очертания, треугольный вариант очертаний;
Тип решетки: ромбовидная, раскосная, треугольная или полураскосная;
Тип конструктивного решения: неразрезные (экономически выгодные для перекрытия разом нескольких мостовых пролетов), разрезные (если существует реальная опасность, что опоры просядут из-за особенностей грунта и иных негативных геологических или инженерных нюансов местности, где возводят мост), консольные (для навесного типа мостов);
Предполагаемая организация движения: посередине, понизу или по верху;
Тип опирания: балки, арки, ванты, рамы, две или много опор, разнообразные комбинированные варианты;
Материал исполнения: металл или дерево.

Все разновидности таких конструкций, как фермы, предназначены исключительно для строго определенных видов эксплуатационных нагрузок. Поэтому проектировщики чаще всего останавливают свой выбор на трапециевидной ферме для моста с решеткой варианта исполнения треугольник и арочную форму с решеткой разновидности раскоска.

Ферма предназначена для надежного и качественного перекрытия пролетов большой протяженности. Такая конструктивная хитрость помогает сделать расход материалов минимальным. Финансовые затраты заметно снижаются, сама конструкция снижает нагрузку на опоры из-за того, что относится к облегченному техническому решению.

В настоящее время фермы получили широкой распространение в строительной механике при сооружении различных зданий и сооружений.

Определение, что же такое ферма, выходит из самого значения слова от латинского «firmus», что означает «прочный». Металлические фермы обладают высокой степенью жесткости и надежности.

Ферма представляет собой несущую решетчатую конструкцию из наклонных плеч (угол уклона около 20°) в виде треугольника, являющуюся геометрически неизменной. Главным назначением ферм является восприятие нагрузок от перекрытия. Такие конструкции используются для устройства крыш, кровель, перекрытий и покрытий промышленных и гражданских зданий и сооружений, например, заводов, ангаров, складов, объектов общественного назначения, стадионов, бассейнов, применяются для устройства инженерных сетей, электроразводки или вентиляционных шахт зданий.

Изготовление и устройство металлоконструкций ферм

Материал, способ изготовления, стыковки элементов и конструкция ферм подбираются в зависимости от эксплуатационных требований к конечному сооружению.

Традиционно несущие фермы производят из стали или алюминиевых сплавов парного профиля. Основой фермы являются стержни, которые сопряжены в местах креплений косынками. Металлические стержни расположены треугольником, за счет чего достигается высокая жесткость безраспорной конструкции.

Элементами конструкции ферм являются пояс, т.е. контур фермы, и решетка из раскосов и стоек.

Чертеж элементов конструкции металлической фермы

1 – верхний пояс; 2 – нижний пояс; 3 – раскосы; 4 — стойки

Длина между узлами пояса называется панелью. Расстояние между опорами — это пролет, а расстояние между наружными гранями поясов — высота фермы. Пояс фермы воспринимает продольные нагрузки, решетка фермы — поперечные нагрузки.

Верхние пояса фермы производятся из двух уголков с тавровым сечением, имеющих неравные длины сторон. Стыковка уголков осуществляется по меньшим сторонам. Уголки равнобокие используются для производства нижних поясов. Уголки с тавровым или крестообразным применяются для изготовления раскосов или стоек.

Существуют сварные фермы, которые изготавливаются из тавров.

Ферма является геометрически неизменной конструкцией, т.к. ее элементы соединены жестко, а не шарнирно. Стальные стержни фермы воспринимают нагрузки от растяжения-сжатия.

Для частного строительства используют стропильные фермы из профильных гнутых или горячетканных труб, которые свариваются на месте.

Саратовский резервуарный завод изготавливает фермы в жестких кондукторах. Высокая точность изготовления достигается путем фрезеровки ребер монтажных фланцев.

Завод САРРЗ производит металлические фермы в соответствии с ГОСТ 23118-99. Данный стандарт регулирует требования к материалу, к соединениям элементов, к маркировки конструкций.

Виды металлоконструкций ферм

Основными видами металлических ферм являются плоские и пространственные: плоские фермы, стержни которых лежат в одной плоскости, воспринимают нагрузки только в одной плоскости, в то время как пространственные фермы образуют пространственный брус и воспринимают нагрузки в любых направлениях. Пространственная ферма состоит из граней в виде плоских ферм.

Плоские фермы крепятся к другим элементам каркаса здания при помощи связей.

Чертеж плоской и пространственной металлоконструкции фермы

а) плоские фермы, б) пространственные фермы

По назначению фермы в основном используются как стропильные и подстропильные: подстропильные фермы связывают опорные колонны и являются основанием для крепления стропильных ферм.

Читать еще: Для чего нужен геотекстиль

Также существуют классификации:

по величине максимального усилия (тяжелые, легкие);

по очертанию поясов (сегментные, с параллельными поясами, с ломаными поясами, треугольные, трапецевидные, полигональные);

Классификация металлоконструкций фермы по очертанию поясов

а – с параллельными поясами; б – полигональным; в – треугольным; г – с узлами на параболе или дуге круга для одного пояса; д – то же для обоих поясов

по системе решетки (крестовые, треугольные, ромбические, раскосные);

по статической схеме/типу опирания (балочные разрезанные/неразрезанные, балочные консольные, рамные, арочные, комбинированные, вантовые);

Классификация ферм по типам решётки и типам опирания

а — балочная раскосная; б — балочная с треугольной решёткой; в — балочно-консольная с треугольной решёткой и дополнительными стойками; г — консольная полураскосная; д — консольная двух раскосная; е — балочная двух решётчатая; 1 — верхний пояс; 2 — нижний пояс; 3 — раскос; 4 — стойка

по способу соединения элементов (болтовые, клепаные, сварные);

по назначению фермы (стропильная, ферма Пратта со сжатыми стойками и растянутыми раскосами, ферма Уорренна с решеткой из треугольников, Бельгийская треугольная ферма, ферма с перекрестными подкосами, ферма по верхний свет, подстропильная, мостовая, крановая, башенная).

Здания, мосты и транспортные галереи строятся из балочных разрезанных ферм, т. к. их монтаж достаточно прост, нет необходимости в сложных опорных узлах. Балочные неразрезанные фермы применяются при строительстве сооружений из двух и более пролетов. Такой выбор обусловлен тем, что неразрезные фермы имеют большую жесткость по сравнению с неразрезанными и меньшую высоту. Для строительства навесов, башен и таких конструкций, как опоры воздушных линий электропередач, используют консольные фермы. Рамные фермы менее металлоемки, поэтому их применяют для строительства большепролетных зданий и сооружений. Использование арочных ферм увеличивает объем сооружения. Применение такой конструкции фермы обусловлено архитектурными требованиями. Вантовые фермы воспринимают нагрузки только от растяжения, поэтому они выбираются для строительства большепролетных конструкций и мостов.

Очертание поясов фермы диктуется экономичностью и выбирается в соответствии с графиком расчета нагрузок на объект.

Количество решеток и других элементов влияет на энерго- и трудозатраты, на стоимость конструкции и сложность монтажа. Наиболее экономически выгодной фермой является ферма с треугольной решеткой. Раскосная решетка применяется для строительства зданий и сооружений малой высоты с большими действующими узловыми нагрузками. Крестовая решетка используется в фермах, которые воспринимают нагрузки во всех направлениях. Ромбическая решетка фермы обладает наибольшей жесткостью, поэтому подобную конструкцию используют при возведении мостов, башен, мачт.

Наиболее распространенный способ крепления элементов фермы является механическая сварка. Высокопрочные болтовые соединения находят свое применение при соединении монтажных узлов.

Таким образом, использование ферм в каркасе здания или сооружения обусловлено необходимостью строительством конструкций с большой шириной пролетов и высокими действующими нагрузками.

Саратовский резервуарный завод изготавливает фермы различных конструктивных форм в соответствии с требованиями к условиям эксплуатации, назначению здания и сооружения и другим пожеланиям Заказчика. Все производимые нашим Заводом конструкции ферм характеризуются высокой прочностью и жесткостью. На всех стадиях производства металлоконструкций ферм наши специалисты руководствуются существующими нормами и правилами, регулирующими производственный и монтажно-строительные процессы. Все выполняемые работы соответствуют требованиям регулирующих органов.

Как заказать изготовление металлических ферм на Саратовском резервуарном заводе?

Для расчета стоимости производства металлических ферм, Вы можете:

связаться с нами по телефону 8-800-555-9480
написать на электронную почту технические требования к металлоконструкциям
воспользоваться формой «Запрос цены», указать контактную информацию, и наш специалист свяжется с Вами

Специалисты Завода предлагают комплексные услуги:

инженерные изыскания на объекте эксплуатации
проектирование объектов нефтегазового комплекса
производство и монтаж различных промышленных металлоконструкций

Какие технологии используются

Благодаря развитию технологий, сегодня выращивать растения можно и без грунта даже в черте мегаполисов. Вместо земли сити-фермеры используют питательный раствор, рецепт которого разрабатывают специалисты в области химии и растениеводства. В состав раствора входят минеральные вещества, способствующие полноценному развитию огородных и садовых культур.

Чтобы вырастить растения применяют один из двух методов:

аэропоника;
гидропоника.

Установки для выращивания культур могут быть вертикальными и горизонтальными. Второй вариант идеально подойдет для озеленения крыши дома, но чаще всего используется и внутри помещений. Для выращивания ягод и зелени строят многоярусные фермы.

Гидропоникой называют установку, состоящую из бака с раствором и посадочных модулей. Форма последних может быть разнообразной. Посадочные модули заполняют специальным питательным раствором. Семена высевают в плавающие панели из пенопласта с поддонами. В один или несколько ярусов выполняют установку гидропонной системы.

Полив и питание растений осуществляют одним из перечисленных ниже способов:

DWC — корневая система культуры находится в аэрирующемся питательном растворе;
NFT — в модулях при увлажнении формируется водяная пленка (нижняя часть корневой системы находится в растворе, а остальная часть корня проветривается);
капельное орошение — жидкость поступает к корням растений через капельницы;
периодическое подтопление — уровень раствора систематически повышают и снижают.

Система увлажнения питательного раствора в гидропонике — замкнутая. Это означает, что лишний раствор стекает в специальный бак, а оттуда посредством насоса жидкость направляется обратно в систему.

Аэропоника является одним из видов гидропоники. В случае применения этой системы корни культур будут выходить в модульную часть. С помощью форсунок, создающих в емкости туман, производится полив. Корневая система хорошо проветривается, поэтому растение не предрасположено к заболеваниям.

Читать еще: Цвет крыши дома по фен шуй

Гидропонную или аэропонную установку вертикального либо горизонтального типа можно располагать:

в теплицах;
в гроубоксах;
под открытым небом;
в подвальных помещениях.

Среди оборудования, необходимого для реализации проекта городской фермы, стоит выделить системы вентиляции, увлажнения и отопления. Также потребуется установить увлажнитель воздуха, продумав его фильтрацию. Каждая система автоматизирована и соединена с блоком управления.

Какие элементы объединяются в единое целое

Чтобы изготовить металлические фермы, нужно объединение следующих элементов:

Верхнего пояса, состоящего из радиусной, горизонтальной и наклонных балок с креплением сверху соединительных стоечных узлов.
Нижнего пояса. Так называют горизонтальную продольную балку. Поверх неё осуществляется крепление соединительных узлов стоек или раскосных приспособлений.
Стоек в виде вертикальных элементов, имеющих нижний и верхний пояс. На эти детали осуществляется основная нагрузка, что способствует её распределению на основание.
Чтобы связать углы сверху и снизу, используют раскосы с углом наклона в 45 градусов. Это помогает сжать и растянуть изделие.
Чтобы соединить диагональные раскосы и вертикальные стойки, необходимо применение специальных узлов или панелей. Они находятся сверху и снизу изделия.

Ферма для майнинга криптовалют

Покупка даже одного современного асик майнера стоит приличных денег и по карману далеко не всем. Для оборудования майнинг фермы их необходимо иметь хотя бы несколько, а это уже говорит о серьезных денежных вливаниях в организацию такого предприятия. Ко всему прочему, необходимы средства на охлаждение, электроэнергию и обслуживание, что также выливается в кругленькую сумму в год.

Поэтому добычу по-крупному осуществляют преимущественно крупные компании, которые являют собой таких себе монополистов — крупных майнинг ферм существует не так много, но их мощности поражают воображение. Известно, что одни из наиболее крупных майнинг-ферм сосредоточены в Китае — там под эти нужды используются целые ангары, нашпигованные майнерами, процессорами и прочим фаршем, который и прибыль дает действительно космическую.

Но это вовсе не значит, что нельзя организовать майнинг ферму у себя дома — просто не ждите, что это вас озолотит. Что-то, конечно, вам заработать удастся, но это не миллионы долларов и не сотни биткоин-монет. Вы можете купить несколько видеокарт последней модели, или даже пару асик майнеров, и сделать себе мини-ферму для добычи той или иной монеты. Сказать, сколько это принесет денег, сложно — все зависит от того какую мощность вы сможете выдавить из своей фермы, а согласно этому, уже можно выбирать какую монету целесообразно добывать.

Расшифровка маркировки изделий

Маркировку этих железобетонных изделий обозначают буквами и цифрами, разделенными с помощью дефисов. Арабская цифра в первой связке — номер фермы по порядку, вид и длина в метрах. Числовое значение округляют в большую сторону. Вторая цифра указывает на несущую способность и ее число по порядку, для ферм с напряжением вписывают класс арматурной стали и бетона. В третьей связке описаны особенности применения, таких как сопротивляемость к влиянию агрессивных сред, воздействие которой вызывает коррозию строительного материала в изделии или конструкции (буква С) или сейсмическая устойчивость (7—8 баллов). Проницаемость бетона отмечают буквами Н (нормальная) и П (пониженная). Если есть дополнительно заложенные элементы их также прописывают.

Классификация мостовых ферм

1. По характеру очертания: с параллельными поясами, с полигональным очертанием верхнего пояса, треугольным очертанием, сегментным, трапецеидальным.

2. По типу решетки: треугольные, раскосные, полураскосные, ромбические.

3. По типу конструкции:

Разрезные – применяются при возведении сооружений с плохими инженерно-геологическими условиями, там, где возможны просадки опор.
Неразрезные используются для перекрытия нескольких пролетов, и обладают большей экономичностью по сравнению с разрезными.
Консольные – используются при строительстве навесных конструкций.

4. По уровню проезда : с ездой понизу, по верху и по середине.

5. По типу опирания: балочная, двухопорная, многоопорная, арочная, вантовая, рамная, комбинированная.

Деревянные фермы стали применяться одними из первых, но после появления металлопроката спрос на них упал.
Металлические фермы представляют собой достаточно востребованные при строительстве мостов с большими пролетами.

Все типы ферм предназначены для определенных видов нагрузок и эксплуатации. При проектировании мостов часто используют – трапециевидную мостовую ферму с треугольной решеткой и арочную с раскоской решеткой.

В основном применение фермы используется для перекрытия больших пролетов с целью свести к минимуму расход материалов, т.е облегчить конструкцию и снизить финансовые затраты.

На рисунке 2 представлены: а и б-схема фермы с ездой поверху, в-схема фермы с ездой понизу.

Автоматическая ферма по добыче шерсти

Эта постройка – отличный способ запастись шерстью всех цветов. Вам нужно будет создать что-то вроде амбара для содержания овец, но обязательно с растениями, как было в теплице с пчелами. Здесь игроку предстоит собрать животных всех возможных окрасов. Шерсть используется в декоративных целях, например, для изготовления кроватей, ковров и картин.

Предложенные нами идеи для ферм в Майнкрафте наверняка займут вас на долгие часы, но вы всегда можете попробовать что-то другое: создать крутые конструкции башен, отправиться в приключение за незеритовой броней или заставить сиять свой дом и усадьбу благодаря свежим шейдерам.

Вам будет интересно: