Навесы из ферм: полевой справочник по выбору и монтажу

Схема фермы определяется сочетанием пролёта, высоты фермы и типа нагрузки. Для пролётов 3–6 метров чаще всего используют треугольную ферму с параллельными поясами или с полигональным верхним поясом. При пролёте 6–12 метров эффективна ферма с полигональным верхним поясом — она приближает диаграмму моментов и экономит металл на 15–20% по сравнению с треугольной. Для пролётов свыше 12 метров переходят на фермы с подвесками или рамы с жесткими узлами.

Высота фермы (стрелка) выбирают из соотношения 1/6 – 1/8 от пролёта. Меньшая стрела увеличивает силы в поясах и требует более массивные профили. Большая стрела поднимает центр тяжести навеса и усиливает ветровую нагрузку на столбы. Оптимальную высоту подтверждают расчётом на конкретные нагрузки и доступные профили.

Нижний пояс работает на растяжение, верхний — на сжатие. При навесах с однокатной кровлей верхний пояс часто делают наклонным по склону крыши — это упрощает крепление стропил и обшивки. Двухскатная ферма с горизонтальным нижним поясом удобнее для монтажа потолка или инженерных систем под навесом.

Сетка фермы (расстояние между узлами) подбирают под шаг стропил и панелей кровли. Типовый шаг 1.5–3 метра. Мелкая сетка увеличивает количество узлов и сварку, крупная — требует более толстые стропила и повышает прогиб обшивки между фермами. Согласуйте шаг ферм с проектом кровли до заказа металла.

Ферма выдаёт в опоры вертикальную реакцию и горизонтальный разворот. Горизонтальная составляющая достигает 15–25% от вертикальной при наклонном верхнем поясе. Если опора — винтовая свая, она должна воспринимать вырыв и сдвиг. Проверяют по результатам статического зондирования или нагрузочных испытаний минимум одной сваи на объект. Без испытаний расчёт ведётся по пониженным характеристикам грунта.

На бетонных столбах с ростверком горизонтальную реакцию принимает ростверк или перемычки между столбами. Анкеры в бетоне рассчитывают на сдвиг и вырыв с учётом расстояния до края фундамента. Минимальное расстояние от оси анкера до края бетона — 6 диаметров анкера для нерасколотого бетона. При меньшем расстоянии ставят анкерные пластины с армированием.

Крепление к стене здания требует проверки несущей способности стены на выбивание. Кирпичная стена толщиной 250 мм без армированного пояса не гарантирует удержание анкеров под горизонтальной нагрузкой от фермы. В этом случае монтируют консольные опоры от фундамента или натяжки к перекрытию здания. Деревянные и газобетонные стены требуют специальных втулочных анкеров с распором на глубину не менее 10 диаметров.

Тип кровли диктует шаг стропил и требования к жесткости верхнего пояса. Профнастил и металлочерепица требуют стропиловый шаг 600–900 мм и жесткий верхний пояс фермы — прогиб между узлами не более L/200. Мягкая черепица и рулонные материалы требуют сплошную обрешётку или ОСП-плиты на стропилах, что увеличивает нагрузку на ферму.

Склон скат не менее 5° (8,7%) для профнастила с продольными стыками, не менее 3° (5%) для мембран и рулонов. При меньшем склоне воду засасывает в стыки при ветровом напора. Наклон верхнего пояса фермы должен совпадать с проектным склоном кровли ±1°. Разница в 2° и более приводит к стоячей воде и коррозии в стыках.

Водосточная система монтируется на кронштейнах к стропилам или к нижнему поясу фермы. Воронки размещают с шагом не более 12 метров по длине скат. Трубы фиксируют на столбах хомутами с амортизирующей прокладкой — термическое расширение трубы до 2 мм на метр при Δt=40°C срывает жесткое крепление.

Срок службы стальной фермы без обслуживания определяется толщиной цинкового покрытия и покраской. Горячее цинкование (50–80 мкм) даёт 25–40 лет в атмосфере категории C3 (городская/промышленная) без покраски. Холодное цинкование (цинконаполненные грунты) — 10–15 лет. Покраска над цинком удваивает срок. Без цинка — только покраска: эпоксидный грунт 80 мкм + полиуретановый эмаль 80 мкм = 15 лет до первой перепокраски.

Контроль толщины покрытия магнитным толщиномером в 5 точках на ферме: узлы сварки, изгибы, нижний пояс (самое агрессивное место — конденсат), верхний пояс, стойки. Допуск: местная толщина не менее 80% от номинальной, средняя — не менее номинала. При превышении — доошибка в зоне до 100 мм вокруг дефекта.

Скрытые зоны (внутренность замкнутых профилей, зона контакта фермы со столбом) не окрасить после монтажа. Их защищают внутренней окраской перед сваркой или наполнением ингибиторами коррозии. Проверку скрытых зон проводят эндоскопом через технологические отверстия в нижнем поясе (диаметр 20 мм, заглушаются винтами после осмотра).

Плановый осмотр раз в год весной после снеготаяния. Проверяют: целость покраски, отсутствие трещин в швах, состояние анкеров (ржавчина на гайках, подтекание под пластиной), чистоту водосточных воронок, отсутствие осыпей и гнёзд в узлах. Фотографируют каждый узел для сравнения с прошлым годом.

Снег с навеса сбрасывают лопатами с деревянными лезвиями или пластиковыми скребками. Металлические лопаты повреждают покраску и цинк. Лед не крошат — нагревают строительным феном или ждут оттепели. Нагрузка от человека на скат кровли передаётся стропилам — не ходите по профнастилу между стропилами.

Перепокраска при первых признаках ржавчины (подпузыривание краски, ржавеющие слезы). Удаляют ржавчину щёткой на УШМ до металлического блеска (Sa 2.5), загрунтовывают эпоксидным грунтом 60 мкм, покрывают полиуретановой эмалью 60 мкм. Работы при температуре +5…+30°C, влажность воздуха < 80%, точка росы ниже температуры поверхности на 3°C.

Ошибка 1: заказывают фермы по фото из интернета без расчёта нагрузок. Результат — прогиб или обрушение при первом снегопаде. Действие: требуйте расчётную записку с нагрузками по вашему адресу (снеговая зона, ветровая зона, категория грунта) и схемой фермы со стержневыми силами.

Ошибка 2: экономят на связях между фермами — ставят только верхнюю обвязку. Результат — фермы «разваливаются» в стороны под ветром, срывается кровля. Действие: монтируйте вертикальные связи в крайних панелях и через 2–3 панели, крестовые связи там, где нет стоек.

Ошибка 3: крепят ферму к стене на химические анкеры без проверки выноса. Результат — анкеры вылетают куском бетона при первом урагане. Действие: делайте нагрузочные испытания 2–3 анкеров на вырыв до проектной нагрузки × 1.5. Если стена слабая — ставьте навес на самостоятельные опоры.

Ошибка 4: забывают про термическое расширение. Ферма длиной 12 метров удлиняется на 4–5 мм при нагреве на 40°C. Жёсткое закрепление обеих ног рвёт анкеры или деформирует стену. Действие: одна нога — жёсткая (анкерная пластина), вторая — подвижная (отверстия в пластине овальные, скользкий подшипник или тефлоновая прокладка).