EN
EN
2026/06/21
А стальные решетки это каркас из взаимосвязанных элементов, расположенных в виде треугольников, который преобразует изгибающие нагрузки в чистое осевое растяжение и сжатие в каждом элементе. Сплошная балка противодействует изгибу за счёт неравномерного распределения напряжений по её поперечному сечению — материал, расположенный вблизи нейтральной оси, вносит незначительный вклад. Ферма обеспечивает, чтобы каждый килограмм стали работал на растяжение или сжатие вдоль оси элемента. В результате получается конструкция, способная перекрывать пролёты, недоступные для сплошной балки такой же массы.
Треугольник — единственный многоугольник, форма которого не может измениться без изменения длин сторон. А стальные решетки использует этот принцип, разделяя прямоугольную раму на треугольники. Верхний пояс воспринимает сжатие — направленное вниз воздействие нагрузок от кровли, снега и собственного веса. Нижний пояс воспринимает растяжение — растягивающее усилие, предотвращающее расхождение фермы в опорах. Стойки и раскосы — вертикальные и диагональные элементы решётки — передают нагрузки между поясами. То, какие элементы работают на растяжение или сжатие, зависит от конфигурации фермы и характера приложенных нагрузок, и именно это различает одну разновидность ферм от другой.
Для логистического склада в восточной части Китая требовалась бесколонная крыша с пролётом 40 метров — любая внутренняя колонна перекрыла бы проходы для погрузчиков. Сплошная балка потребовала бы высоту сечения, приближающуюся к 2 метрам, что уменьшило бы доступную высоту помещения и увеличило бы постоянную нагрузку. Ферма стальные решетки — конфигурация Пратта с глубиной 3,2 м — позволила достичь требуемого пролёта с использованием стандартных горячекатаных двутавровых балок. Диагонали были ориентированы таким образом, чтобы более длинные элементы воспринимали растяжение (что эффективно для стали), а более короткие вертикальные элементы — сжатие. Общий вес стальной конструкции был примерно на 40 % меньше, чем у эквивалентной сплошной балки; при этом сквозная решётка фермы позволяла пропускать через неё инженерные коммуникации (воздуховоды, трубопроводы спринклерной системы и осветительные приборы), а не подвешивать их под фермой.
Ферма Варрена стальные решетки использует равносторонние или равнобедренные треугольники с чередующимися диагоналями и без вертикальных элементов. Нагрузки попеременно вызывают растяжение и сжатие в последовательных диагональных элементах. Это самый простой тип фермы в изготовлении, поскольку длины элементов и углы соединений повторяются. Фермы Варрена подходят для пролётов от 15 до 60 м при условии постоянной высоты фермы и симметричной нагрузки.
Ферма Пратта стальные решетки ориентирует диагонали наружу и вниз от центра к опорам, создавая растяжение в более длинных диагональных элементах и сжатие в более коротких вертикальных элементах под действием силы тяжести. Такая конструкция эффективна, поскольку сталь лучше работает на растяжение, чем на сжатие — длинные растянутые элементы не подвержены потере устойчивости (выпучиванию). Фермы Пратта подходят для пролётов от 20 до 80 метров и являются наиболее распространённым выбором для покрытий промышленных зданий.
Хау стальные решетки является обратной по отношению к ферме Пратта: диагонали наклонены внутрь и вверх от опор, что приводит к сжатию диагоналей и растяжению вертикальных элементов. Менее эффективна при использовании стали (длинные сжатые элементы склонны к потере устойчивости), фермы Хау чаще применяются в деревянных конструкциях. В стальных конструкциях их используют там, где подъёмная ветровая нагрузка меняет обычную картину распределения усилий на противоположную.
Финк стальные решетки делит базовый треугольник на более мелкие треугольники, расходящиеся от центра, создавая веерообразную решётку, которая уменьшает длину неподдерживаемых хорд. Фермы типа «Финк» являются стандартом для жилых и лёгких коммерческих скатных крыш пролётом от 10 до 25 метров — они требуют меньше стали на квадратный метр по сравнению с фермами Варрена или Пратта при коротких и средних пролётах с крутым уклоном.
Выбор для проекта стальные решетки начинается с четырёх вопросов. Во-первых, какова расчётная длина пролёта? Это определяет высоту фермы — обычно пролёт/10–пролёт/15 для крыш и пролёт/8–пролёт/12 для мостов. Во-вторых, какие нагрузки действуют — постоянные, временные, снеговые и ветровые, поскольку асимметричное нагружение может сделать ферму Пратта предпочтительнее фермы Варрена. В-третьих, каково доступное вертикальное пространство? Низкая ферма требует более массивных поясов; высокая ферма может конфликтовать с инженерными системами. В-четвёртых, будет ли ферма видна? Архитектурно открытая стальные решетки в общественном пространстве может оправдывать визуально привлекательный узор Уоррена, даже если узор Пратта является несколько более эффективным.
А стальные решетки прочна лишь настолько, насколько прочны её соединения. Болтовые соединения с косынками являются стандартными для монтажа на строительной площадке — они позволяют производить регулировку и поддаются визуальному осмотру. Сварные соединения обеспечивают повышенную жёсткость для ферм, изготавливаемых в цеху и поставляемых в полностью готовом виде. Поперечное раскрепление — соединение соседних ферм прогонами и распорками — предотвращает потерю устойчивости отдельных ферм из плоскости. Защита от коррозии — горячее цинкование для наружного применения в соответствии со стандартом ISO 1461, огнезащитные интумесцентные краски для помещений с требованиями пожарной безопасности — должна быть определена на стадии проектирования.
Четыре основных стальные решетки типы ферм: Варрена (перекрестные диагонали без вертикальных элементов), Пратта (длинные диагонали, работающие на растяжение под действием силы тяжести), Хоу (диагонали, работающие на сжатие под действием силы тяжести) и Финка (радиально-расходящаяся решётка для скатных крыш). Каждый тип оптимизирует усилия в элементах по-разному.
Ферма Пратта стальные решетки при нагрузке от собственного веса более длинные раскосы оказываются растянутыми, а короткие вертикальные стойки — сжатыми. Сталь лучше работает на растяжение, чем на сжатие: длинные растянутые элементы не теряют устойчивости, что делает ферму Пратта структурно эффективным стандартным решением для промышленных крыш.
А стальные решетки пролёты варьируются от 10 метров для жилой крыши с фермой Финка до более чем 100 метров для глубоких ферм Варрена или Пратта в ангарах и спортивных сооружениях. Высота фермы увеличивается с ростом пролёта — обычно составляет 1/10–1/15 пролёта для крыш.
Болтовые соединения являются стандартными для монтажа на строительной площадке стальные решетки конструкции — они позволяют регулировку и поддаются осмотру. Сварные соединения обеспечивают более высокую жёсткость и подходят для ферм, изготавливаемых на заводе и поставляемых в собранном виде. Выбор зависит от логистики изготовления и монтажа.
Ферма Уоррена стальные решетки использует чередующиеся диагонали, образующие равносторонние треугольники без вертикальных элементов — проста в изготовлении. Ферма Пратта добавляет вертикальные элементы и располагает диагонали в растяжении под действием силы тяжести — это более эффективно при использовании стали, но несколько сложнее в изготовлении.
А стальные решетки для наружного применения требует горячего цинкования по стандарту ISO 1461 или многослойной окрасочной системы. Стальные фермы для внутреннего применения в сухих помещениях могут нуждаться только в грунтовке. Для применений с требованием огнестойкости требуется нанесение интумесцентной краски до указанной толщины сухой плёнки.
Ознакомьтесь с последними новостями компании, кейсами проектов и отраслевыми аналитическими материалами.
