Ферма в строительстве что это такое

Как рассчитать ферму

Для изготовления фермы необходимо знать ее длину, высоту, угол наклона и особенности участка. Не всегда удается учесть все факторы, но сделать хотя бы минимальные расчеты можно самостоятельно.

Рассчитываем уклон

Допустимый уклон одно–, двухскатной и шатровой кровли находится в диапазоне от 6 до 35 градусов, у мансардной и арочной крыши угол наклона нижней части может быть значительно больше.

Для разных типов кровель требуется разный уклон и соотношение длины и высоты фермы различается:

Тип крыши	Угол наклона крыши	Соотношение длина:высота фермы
односкатная	6-15	7-9:1
двускатная, шатровая, арочная (регион с обильными снегопадами)	15-22	7:1
двускатная, шатровая, арочная (регион с сильными ветрами)	22-35	5:1
мансардная, арочная	35-75	2-5:1 в зависимости от требований к высоте мансарды или дизайнерского решения

Для дальнейших расчетов необходимо выполнить чертеж.

Рекомендуем ознакомиться: Как самостоятельно заделать течь в трубе отопления без слива воды

Если ферма состоит из прямолинейных элементов, на чертеже ее разбивают на прямоугольные треугольники. Длину труб для выполнения поясов вычисляют по теореме Пифагора:

a²+b²=c²,

где a и b – катеты прямоугольника, то есть стороны, прилежащие к прямому углу, а c – противолежащая прямому углу гипотенуза.

Самыми простыми являются расчеты односкатной фермы, так как у нее a – длина, b – высота, гипотенуза c – это скат фермы. Соответственно, длина ската вычисляется по формуле:

c=√a²+b².

Если требуется изготовить стропильную систему для арочной крыши, длину верхнего пояса (с) вычисляют по формуле длины окружности:

с =1,57*(b+a/2).

Затем рассчитывают расположение элементов внутренней решетки таким образом, чтобы они делили нижний и верхний пояса на равные участки. При использовании укосов угол их наклона должен находиться в промежутке от 35 до 50 градусов.

Параметры расходных материалов

Параметры труб, используемых для изготовления поясов и внутренней решетки рассчитывают, исходя из ширины строения, параметров опор каркаса и особенностей кровельного материала.

Ширина навеса, м	Параметры опорных труб	Параметры труб для поясов фермы
легкий кровельный материал (ондулин, профлист, поликарбонат)	тяжелая кровля (черепица, шифер)
до 4,5	сечение 40*40 кв. мм	сечение от 20*20 до 30*30 кв. мм, толщина стенок 1,5-2 мм	сечение 40*20 кв. мм, толщина стенок 2 мм
до 5,5	сечение от 50*50 до 80*80 кв. мм	сечение от 40*20 до 40*40 кв. мм, толщина стенок 2 мм	сечение 40*40 кв. мм, толщина стенок 2 мм
от 5,5	сечение от 80*80 до 120*120 кв. мм	сечение 60*30 кв. мм, толщина стенок 2 мм	сечение 40*40 кв. мм, толщина стенок 3 мм

Для перемычек используют либо те же трубы, что и для изготовления поясов, либо чуть меньшего сечения.

Участок для установки сооружения

Прежде чем возводить навес, беседку или жилое здание с каркасом из профтрубы, необходимо выбрать участок, где это будет безопасно для окружающей среды, людей и самой постройки.

Важно учесть такие факторы, как:

• Погодные условия, характерные для местности: насколько снежными бывают зимы, дождливыми – весна и осень, каковы скорость и направление ветра. Климатические явления оказывают на кровлю переменные нагрузки, которые ферма должна выдержать.
• Уровень сейсмической активности: бывают ли колебания почвы, землетрясения, оползни. Чем выше этот показатель, тем прочнее должна быть постройка, чтобы не разрушиться в случае чрезвычайной ситуации. С другой стороны, в особо сейсмически опасных регионах нередко устанавливают легкие разборные конструкции, которые при землетрясении легко разрушаются, но при этом не наносят существенного вреда окружающему пространству и людям и легко поддаются ремонту.
• Особенности почвы и вес конструкции. Эти два параметра взаимосвязаны. На плотных и каменистых грунтах устойчивой будет даже тяжелая каркасная постройка со сложной стропильной системой. На песчаных и супесчаных почвах, а также при высоком уровне грунтовых вод нужно возводить облегченные постройки или делать для них глубокий свайный фундамент.
• Расположение относительно других построек. Желательно располагать малые архитектурные формы с металлокаркасом таким образом, чтобы более высокие и тяжелые строения закрывали более низкие и легкие от порывов ветра.

Рекомендуем ознакомиться: Как сделать стремянку (лестницу) из профильной трубы

Какие нагрузки испытывает кровля во время эксплуатации

Стропильная система — это собранная из отдельных элементов конструкция, предназначенная для равномерного распределения и передачи нагрузки от кровли на стены и перегородки. Стропила бывают стальными, деревянными или комбинированными: выбор зависит от проектного решения. Но основное требование, которое к ним предъявляется, общее: они должны выдерживать нагрузки, которые оказывают на них атмосферные явления и вес кровельных материалов:

Все вышеуказанные факторы оказывают периодическое воздействие на стропила (снег, сильный ветер) и постоянные (вес элементов конструкции), но при этом возможна комбинация сразу нескольких. Поэтому правильный расчет и монтаж несущих элементов очень важен.

Внутреннее обустройство

Вид внутреннего оснащения фермы по разведению коз зависит от породы животных, региона местоположения, климата, финансовых возможностей и от масштабности проекта. Для разных пород коз рекомендуется разное оборудование:

Оборудование расставляют таким образом, чтобы каждая группа обитателей хлева могла получать корм в полном объеме и употреблять необходимое количество чистой воды. Узнать больше об устройстве фермы для коз.

Загон для выгула

Организация загона для выгула имеет свои нюансы:

Если рядом с загоном растут плодовые деревья или ягодные кустарники, рекомендуется отделить их от любопытных коз металлической сеткой.

Для связи с нами позвоните по телефону или заполните онлайн-заявку на сайте!

Строение фермы

Типовые конструкции состоят из следующих узлов:

• У каждой структуры имеется верхняя и нижняя поверхность. Их называют верхним и нижним поясами. 
• Эти поверхности укреплены решётками, которые связывают их друг с другом. 
• Перпендикулярно поясам предусмотрены рёбра жёсткости, называющиеся стойками. 
• Раскосы – это рёбра жёсткости, которые расположены под углом к поверхности. Они придают конструкции жёсткость. 
• Шпренгеля – это специальные виды раскосов, которые играют вспомогательную роль.  

С большим пролётомИсточник zmkprof.ru

Точку, в которой сходятся два или большее количество рёбер, называют узлом. Панелью называют расстояние между соседними узлами. Пролёт представляет собой расстояние между опорами конструкции.

Считается, что чем больше решёток установлено здесь, то тем более высокая у неё прочность.

Большое значение имеет то, по какой схеме расположены внутренние решётки. При этом стремятся найти компромисс между экономией металла, потраченного на детали конструкции и прочностью структуры.

Для внутреннего устройства металлической фермы применяется несколько видов конструкций:

Одним из распространённых стандартных вариантов является треугольное расположение решёток. Однако этот вариант имеет относительно небольшую прочность. Её достоинством является наиболее экономное расходование металлических стержней.  

Треугольное расположениеИсточник http://www.insi-ing.ru

• Шпренгельную схему рационально использовать в тех случаях, когда максимальная нагрузка приходится на верхнюю арку. В ней решётки располагаются таким образом, чтобы под её воздействием не было нарушено основание, существующее между прогонами. 
• Раскосная схема расположения решёток применяется при нагрузке, действующей примерно в равной мере на оба прогона. 
• Крестовое расположение эффективно тогда, когда нагрузка действует не только в вертикальном, но и в нескольких косых направлениях. 
• Некоторые виды делают из тавров. В таких случаях наиболее часто используют перекрёстную систему расположения решёток. 
• Полураскосное и ромбическое расположение деталей применяется для установки ферм, имеющих вертикальную ориентацию. Примерами таких конструкций являются мачты. Их также используются для устройства мостов. 

Применяются фермы, предназначенные для устройства кровли, в их число входят прямые, односкатные и двухскатные металлические конструкции.
 

Двускатная фермаИсточник www.tech-in.ru

Они обладают высокой прочностью. При их эксплуатации надо учитывать, что они не деформируются даже на больших пролётах. 

Особенности расчёта нагрузок

При установке стропильной системы важно не только верно определить наилучший вариант формы и материала, но и провести расчёт планируемой нагруженности. Нагрузки можно подразделить на три вида:

Нагрузки можно подразделить на три вида:

• неизменные: к этому типу относится общий вес крыши;
• временные: вес снежного покрова или наледи, сильный ветровой поток;
• особый тип нагрузки: возможность землетрясения.

Система стропил, созданная при помощи балок и ферм, становится несущей. Состоит такая система из множества элементов

При установке конкретного типа конструкции и её формы важно понимать, что это всегда очень ответственный процесс. Каждый этап имеет своё значение, но особое место отводится проектированию

Все расчёты должны быть произведены правильно, учтены многие факторы, ведь от этого зависит безопасность будущей постройки.

Методы расчёта

Существует огромное количество способов расчёта ферм, простых и сложных; это — аналитические методы и построение диаграммы сил. Аналитические способы основаны на примере рассечения ферм, один из самых простых — расчёт методом «сквозного сечения» или «вырезания узлов» (шарниров, соединяющих стержни). Данный способ универсален и подходит для любых статически определимых ферм. Для расчёта все силы, действующие на ферму, сводят к её узлам. Далее применяют два варианта расчёта.

Первый — сначала выполняется нахождение реакций опор обычными методами статики (составление уравнений равновесия), затем рассматривается любой узел, в котором сходятся только два стержня. Узел мысленно отделяют от фермы, заменяя действие разрезанных стержней их реакциями, направленными из узла. В этом случае действует правило знаков — растянутый стержень имеет положительное усилие. Из условия равновесия сходящейся системы сил (два уравнения в проекциях) определяются усилия в стержнях, затем рассматривается следующий узел, в котором опять только два неизвестных усилия, и так до тех пор, пока не будут найдены усилия во всех стержнях.

Другой способ — не определять реакции опор, а заменить опоры опорными стержнями, а затем вырезать все узлы (числом n) и для каждого составить по два уравнения равновесия. Далее решают систему 2n уравнений и находят все 2n усилия, включая усилия в опорных стержнях (реакции опор). В статически определимых фермах система должна замкнуться.

Метод вырезания узлов имеет один существенный недостаток — накопление ошибок в процессе последовательного рассмотрения равновесия узлов или проклятие размеров матрицы системы линейных уравнений, если составляется глобальная система уравнений для всей фермы. Этого недостатка лишён метод Риттера. Есть и архаичный графический метод расчёта — диаграмма Максвелла — Кремоны, полезный, однако, в процессе обучения. В современной практике используются компьютерные программы, большинство из которых основано на методе вырезания узлов или методе конечных элементов. Иногда в расчётах применяют метод замены стержней Геннеберга и принцип возможных перемещений.

Расчётные длины элементов

Расчётные длины элементов ферм (поясов, стоек и раскосов) принимается равной длине элемента, умноженной на коэффициент приведения длины μ:

• в плоскости фермы:
  • μ = 1,0 — для сжатого верхнего пояса в плоскости фермы (полная геометрическая длина элемента между центрами узлов);
  • μ = 1,0 — для опорных раскосов ферм (в виду малого влияния защемления), которые рассматриваются как продолжение пояса;
  • μ = 0,8 — для всех стоек и раскосов, кроме опорного, в связи с некоторым защемлением концов раскосов, вызванным растянутыми элементами, примыкающими к фасонкам.
• из плоскости фермы:
  • μ = 1,0 — для сжатых раскосов и стоек (полная расчётная геометрическая длина между центрами узлов);
  • μ = 1,0 — для сжатых поясов; если прогоны прикреплены к связям, что затруднительно при монтаже, или по прогонам уложен жёсткий настил (профлист прикреплён шурупами к прогонам через примерно 30 см и по профлисту выполнена монолитная железобетонная плита), или в беспрогонном покрытии сборные плиты покрытия приварены к поясам ферм.

Как построить ферму для коров?

Скотоводческое хозяйство, где занимаются выращиванием сельскохозяйственных животных, дает возможность на получение финансовой прибыли. Для начала придется приобрести парочку коров молочного направления. А со временем численность стада будет увеличиваться, что будет способствовать росту рентабельности бизнеса.

Но перед тем как принять решение о ведении фермерского хозяйства с целью получения прибыли, необходимо старательно взвесить все «за» и «против».

Для возведения мини-фермы для крупнорогатого скота придется в первую очередь решить такие вопросы:

Также следует учесть, что при ведении фермерского хозяйства придется понести немалые траты для:

Со временем, когда ферма уже будет работать в полном объёме, прибыль можно будет получать за продажу:

К тому же прибыль способно приносить даже спаривание, если у вас на ферме есть бык-производитель.

Как сделать ферму стропильную?

Иными словами, для сооружений используется такое сечения балки, которое не допускает большого прогиба, но сама балка при этом способна нести гораздо большую нагрузку, чем на нее возлагают. Имеем нерациональное использование материала балки. Уменьшение прогиба балки достигается увеличением ее высоты. Например, если взять обычную ученическую линейку, то можно легко убедиться, что она хорошо гнется при расположении плашмя и плохо — если ребром. Однако с увеличением высоты балки увеличивается её вес, и балка начинает прогибаться даже под собственным весом без внешней нагрузки. Вот тут и приходит на помощь облегченная «дырявая» балка — ферма, которую можно изготовить большой высоты без существенного увеличения веса.

Почему для описания фермы в качестве исходника взята балка, а не висячая стропильная система или какая-то другая конструкция крыши? Потому что не хочется привязывать фермы только к конструкциям крыш так как они широко используются в строительстве и машиностроении, а хочется закрепить понимание того, что ферма в целом работает так же, как балка. Например, при опирании на две опоры и загружении сверху в ее верхнем поясе возникают внутренние сжимающие напряжения, а в нижнем — растягивающие, она не передает распора на стены.

Фермы нагружают распределённой нагрузкой или сосредоточенными силами (рис. 119).

Если строительную конструкцию разработать таким образом, что сосредоточенные силы будут приложены исключительно в узлах ферм, то в элементах фермы (поясах, шпренгелях и раскосах) не будет возникать изгибающих моментов. Они будут работать только на сжатие и растяжение, что позволяет уменьшать сечение этих элементов до необходимого минимума. Сами фермы при этом можно изготавливать из коротких элементов длиной от узла до узла, а узлы изготавливать по шарнирной схеме. Ферма — геометрически неизменяемая стержневая система с шарнирными узлами. Такие фермы часто встречаются в металлическом исполнении. Для деревянных ферм обычно используются схемы с изготовлением верхних и нижних поясов не короткими досками (от узла до узла), а длинными, во всю доступную длину. В этом случае пояса ферм не соединяются шарнирами в каждом узле, а опираются на них и подвешиваются к ним. Хотя и деревянную ферму тоже можно собрать из коротких дощечек. Главное, что нужно понять, нагрузка — приложенная в узлах в виде сосредоточенных сил, не будет изгибать элементы фермы.

Если на ферму будет действовать равномерно распределенная нагрузка, то в стержнях верхнего пояса появится изгибающий момент дополнительно к сжимающим и растягивающим напряжениям. Изгибающий момент достигает своего максимального значения в середине каждого стержня пояса панели фермы при шарнирах врезанных в узлы, либо на опорах — при шарнирах, расположенных под/над поясом фермы. Соответственно сечение стержней фермы будет большим, чем если бы ферма была нагружена точечными силами в узлах.

В использовании схемы нагружения кроется главное преимущество ферм. При одной и той же величине внешней нагрузки правильное ее распределение на ферму дает преимущество в экономии материала.

Фермы нужной длины (пролета) к которым будет приложена точечная нагрузка в узлах можно изготавливать из коротких элементов длиной от узла до узла.

Фермы, на которые будет действовать равномерно распределенная нагрузка тоже можно изготавливать из коротких элементов если узлы фермы будут шарнирами; и из длинных если шарниры будут под/над поясами.

Обычно для крыш используются деревянные фермы, сделанные из длинных досок. Так как перекрываемые пролеты бывают больше, чем позволяет длина досок, фермы делают из двух частей. Стыкуя их примерно на расстоянии 1/5 длины панелей, то есть там, где изгибающий момент стремится нулю.

Стропильные фермы это жёсткие конструкции, предназначенные для устройства крыши. Они передают нагрузку от обрешётки с лежащий на ней кровлей на стены дома.

Традиционно их выполняют деревянными. В настоящее время для облегчения частного строительства выпускаются готовые деревянные стропильные фермы.

Этапы строительства

Когда проектная документация будет подтверждена, нужно приступать непосредственно к работе по возведению фермы. Строительство проводится поэтапно и заключается в следующем:

Закладывается фундаментальная часть. Надёжным считают свайный фундамент. Изначально осуществляется забивание в грунт буронабивных свай (на расстояние примерно 10 метров), их по всей поверхности покрывают рубероидом, чтобы защитить фундамент от влияния окружающей среды, и теплоизоляционным материалом, с последующей установкой арматурного каркаса, заливается бетонная смесь. Нагрузку на фундамент можно оказывать лишь спустя 21-30 дней после окончательного застывания бетона. Подобная разновидность фундаментальной части способствует снижению тепловых затрат строения, её считают практичной.
Монтируется несущий каркас путем использования электросварки. Поверх каркаса наносится водно-дисперсионная грунтовка, чтобы предотвратить коррозию.
Возводятся стены и крыша. При использовании в качестве строительных материалов кирпича, делают кладку по ширине в 1,5 кирпича, так здание получится более прочным. А при использовании СИП-панелей осуществляется их облицовка по внешней стороне с последующей покраской. Чтобы закрепить кровлю, чаще всего используется беспрогонная система (её достаточно легко и быстро монтировать).
Устанавливаются окна

Оконным проемам следует отдельно уделить внимание. Окна должны быть из материала, в состав которого входят поливинилхлорид и поликарбонат

Их можно сделать распашными или раздвижными.
Устанавливаются двери. Оптимальным вариантом для коровника является установка распашных дверей с дополнительным утеплением.

Что в строительстве называют фермой

Смотреть что такое «Ферма (конструкция)» в других словарях:

Ферма (значения) — Ферма: Ферма конструкция, основные элементы которой работают на растяжение сжатие Ферма сельскохозяйственное предприятие, принадлежащее фермеру Ферма животноводческое сельскохозяйственное предприятие Ферма в США обиходное… … Википедия

ФЕРМА — плоская конструкция, состоящая из соединенных между собой отдельных стержней или дисков, перекрывающая отверстие между опорами и передающая на последние воспринимаемую ею нагрузку. Арочная ферма Изготовляется из металла, дерева или железобетона.… … Технический железнодорожный словарь

Ферма — – плоская стержневая несущая конструкция. Ферма – несущая стержневая конструкция, как правило… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Ферма стропильная — (от франц.) – строительная несущая конструкция для покрытия, как правило, больших пролетов, представляет собой плоскую конструкцию из стержневых элементов, соединяемых в шарнирных и/или жестких узлах, состоящая из элементов верхнего сжатого … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Ферма безраскосная — – Ферма безраскосная – стержневая балочная конструкция, состоящая из параллельных поясов и жёстко соединённых с ними стоек, по аналогии названная фермой. [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ФЕРМА БЕЗРАСКОСНАЯ — стержневая балочная конструкция, состоящая из параллельных поясов и жёстко соединённых с ними стоек, по аналогии названная фермой (Болгарский язык; Български) виренделова греда; рамкова ферма (Чешский язык; Čeština) rámový… … Строительный словарь

ферма (в строительной механике) — ферма Стержневая система, остающаяся геометрически неизменяемой, если в ней все жесткие узлы заменены шарнирными. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 82. Строительная механика. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1970 … Справочник технического переводчика

ферма безраскосная — Стержневая балочная конструкция, состоящая из параллельных поясов и жёстко соединённых с ними стоек, по аналогии названная фермой Тематики строительная механика,… … Справочник технического переводчика

ФЕРМА — (от латинского firmus прочный) (строительное), стержневая несущая конструкция, у которой соединения стержней в узлах при расчете принимаются шарнирными. Металлические, железобетонные, деревянные и комбинированные фермы применяют в покрытиях… … Современная энциклопедия

Ферма (технич.) — Ферма (франц. ferme, от лат. firmus √ крепкий, прочный), несущая конструкция, состоящая из прямолинейных стержней, узловые соединения которых при расчёте условно принимаются шарнирными. Ф. применяют главным образом в строительстве (покрытия… … Большая советская энциклопедия

Самое распространенное значение слова «ферма» – сельскохозяйственное предприятие, предназначенное для животноводства. Но сейчас речь не о месте ведения подсобного хозяйства. Здесь собрана вся информация о вероятно древнейшей строительной конструкции, которая до сих пор актуальна в современной жизни. Она имеет широкое применение в строительстве, особенно в конструировании мостов и спортивных сооружений.

Ферма – это система, состоящая из стержней, которая остается геометрически неизменной при смене ее жестких узлов шарнирными. К ней также относятся и шпренгельные балки, которые представлены комбинацией из двух- или трехпролетной неразрезанной балки и подпружной тяги.

Вертикальные гидропонные установки для домашнего использования

Возможны следующие варианты оборудования:

• пирамидальные конструкции с капельной системой полива для некрупных саженцев: зелени, салата, клубники, трав;
• цилиндрические: в центре конструкции лампы освещения, а вокруг, по цилиндру, мелкие растения. Плюс конструкции в рациональном использовании электроэнергии и быстром росте зелени;
• V-образные на основе слоя питательных веществ;
• подвесные: емкость с субстратом удерживает каркас, полив капельный;
• многоярусные системы гидропонного типа;
• фитостены: подходят для компактных растений с небольшой кроной (клубники, салата, различной зелени). Вариант не подходит для развесистых и высоких побегов например, томатов.

От промышленных установок домашние вертикальные фермы отличаются небольшим размером.

Вертикальные грядки подойдут для домашнего размещения, на них просто выращивать цветы, клубнику, зеленый лук, клубнику, мелкие овощи.

Малый и средний бизнес оценит рентабельность оборудования уже в первый год применения: обеспечивать свежей продукцией можно как торговые точки, так и животноводческие комплексы.