Ферма и фермы: как и почему стальные конструкции стали основой строительства?

Со времён, когда кто-то из наших предков обнаружил, что несколько палок, поставленных пирамидой, образуют устойчивую конструкцию, фермы стали неотъемлемой частью любого строительства. А с начала XIX столетия — века пара и электричества — наблюдалось триумфальное шествие металлических конструкций, из которых сегодня возводят буквально всё: агрокомплексы и театры, склады и киноконцертные залы, заводские здания и космодромы.

 

Ферменная история

Конструктивный блок, который, как гласит описание, «состоит только из двух силовых элементов, причём они организованы таким образом, что сборка в целом ведёт себя как единый объект», и есть ферма. Хотя теоретически под это определение подойдёт любая устойчивая геометрическая конфигурация.

Обычно фермы включают треугольные блоки, построенные из прямых элементов. Стыки последних называются узлами. Из таких блоков, как из деталей конструкторов, можно быстро собирать очень длинные пролёты, которые не нуждаются в промежуточных опорах.

Причём если ферменные железнодорожные мосты, появившиеся в США в 20-х годах XIX века, делались из дерева и чугуна, то современные конструкции производятся из стали — наиболее доступного и удобного в переработке материала. Последний обеспечивает надёжность работы, высокую точность и скорость изготовления.


комментарий

Руководитель службы проектирования ГК «Венталл», Евгений Терешенков

«Исторически использование дерева и чугуна при строительстве мостов определялось доступностью этих материалов. При этом, несмотря на недостатки (нестойкость деревянных элементов и хрупкость чугуна), удавалось достигнуть выдающихся результатов. Например, знаменитый проект ферменного моста через Неву авторства Ивана Кулибина предполагал единственный пролёт длиной почти 300 метров.

Даже сейчас это выдающееся достижение. А массовое применение железа и стали с середины XIX века совершило революцию в строительстве: ферменные конструкции позволили перекрывать огромные площади, быстро создавая заводы и воздвигая высотные объекты».


Ферма и фермы: как и почему стальные конструкции стали основой строительства?

Проект моста И. Кулибина, 1776 г. Изображение с сайта nashural.ru

 

А, пожалуй, наиболее известной и узнаваемой фермой стала Эйфелева башня, сделанная из малоуглеродистой пудлинговой стали. Именно она доказала миру, что гигантское — более 300 метров высотой и весом около 10 000 тонн — сооружение можно построить всего за два года.

Ферма и фермы: как и почему стальные конструкции стали основой строительства?

Этапы строительства Эйфелевой башни, 1889 г.

Это стало возможным благодаря новому подходу к строительству — разбивке на стандартные элементы, которые поступали на стройплощадку в уже готовом виде (с заранее просверлёнными отверстиями и полностью подогнанными друг к другу элементами). Так ферменные конструкции делают и сегодня.

 

Вежливые фермы

Благодаря стальным ферменным конструкциям сегодня создавать многопролётные здания практически любого объёма можно за считанные месяцы, не снижая при этом показателей надёжности и прочности всего объекта. И всё это благодаря современным методам проектирования и изготовлению металлоконструкций.

Ведь если точность — вежливость королей, то ферменные конструкции явно царствуют в современной строительной сфере: элементы подгоняются буквально до микрона. Оборудование, которое применяется для изготовления ферм (например, 3D-лазерная резка, роботизированная сварка), обеспечивает точнейшее изготовление и собираемость.

Сегодня есть возможность создавать из них прямые радиусные конструкции, цельные и разборные. И самое главное — современные технологии позволяют делать ферменные элементы на 10–15 % быстрее, чем балочные, хотя традиционно всё наоборот.

Например, здания системы “Трасскон”, максимальная длина пролёта которых составляет 36 метров, имеют очень короткий цикл изготовления и монтажа: производство сооружения занимает от полутора до двух месяцев, а монтаж — 1–2 месяца».

Фактически сегодня сооружение на основе ферм представляет собой своеобразный конструктор, где из элементов можно создать многопролетные решения  для любого назначения.

Принцип максимума свободного пространства позволяет в выбранные пролёты и сетки колонн вписывать как множество технологических цепочек, так и нестандартное оборудование. То есть из одного набора элементов можно создать и сельскохозяйственную ферму или склад, и огромный спортивный комплекс, и гигантский торговый молл.

 

Не только стандарт

Может показаться, что ферменные конструкции позволяют создавать только стандартные объекты. Однако это не так. Сегодня можно в довольно широких пределах варьировать как длину пролёта, так и его высоту. Это позволяет создавать сооружения самого разного назначения.

Например, уникальные ферменные конструкции, которые были использованы при реконструкции Большого театра, позволили снять нагрузку с исторических стен и организовать неповторимое сценическое пространство.

Ферма и фермы: как и почему стальные конструкции стали основой строительства?

Ферменные конструкции сцены Большого театра, 2007 г. Фото: Bosch Rexroth, kunkel-consulting.com

 


комментарий

Коммерческий директор по проектным продажам ГК «Венталл», Дмитрий Юрьев

«Исторически стропильные фермы сценической части опирались прямо на стены. Ещё на стадии подготовки проекта, который осуществляла немецкая компания Kunkel Consulting International GmbH, было понятно, что необходимо снять нагрузку со стеновых поверхностей и опереть сценические конструкции на сваи, закрепив их на металлической раме.

Фактически внутри исторического здания создали своеобразный каркас, разгрузивший изношенные ограждающие элементы. Сами металлоконструкции — сорокатонные фермы длиной 32 метра и общим весом свыше 400 тонн — были изготовлены в Обнинске.

Они стали самыми тяжёлыми изделиями завода за всю 30-летнюю историю, а доставлять их в центр Москвы из-за габаритов пришлось ночью, с перекрытием улиц столицы».


 

Древние и современные ферменные конструкции — одна из несомненных примет человеческой цивилизации. Внешне лёгкие и ажурные, они позволяют создавать сооружения циклопических масштабов, способные выдерживать огромные нагрузки и успешно работать десятки лет.

Благодаря современным технологиям изготовления сегодня металлические фермы дают возможность реализовать самые смелые архитектурные проекты и решить множество коммерческих и градостроительных задач.

 


 

Автор:

Источник: ГК «Венталл»