Стальные фермы перекрытий

Когда говорят про стальные фермы перекрытий, многие сразу представляют огромные промышленные цеха или торговые центры, но в тепличной отрасли к ним свой, особый подход. Частая ошибка — брать типовые решения из гражданского строительства, не учитывая специфику постоянной влажности, конденсата и химических сред от удобрений. Сам через это проходил, когда лет десять назад пытались адаптировать фермы с одного склада под многопролётную теплицу — через два года пошли коррозионные трещины в узлах, пришлось усиливать. С тех пор понял: для теплиц расчёт идёт не только на снеговые и ветровые нагрузки, но и на агрессивность среды, плюс требования к прозрачности кровли — значит, минимальная высота сечения, чтобы не затенять растения. Вот об этих нюансах и хотел бы порассуждать, исходя из того, что видел на практике, особенно в проектах, где участвовала наша компания ООО Чэнду Цзюйцан Агротехнологическая Компания — мы как раз специализируемся на комплексных тепличных решениях, от проектирования до монтажа.

Почему именно стальные фермы, а не дерево или железобетон

В тепличном деле скорость строительства часто критична — сезон не ждёт. Железобетонные балки требуют времени на набор прочности, да и пролёты больше 12 метров с ними делать нерационально по весу. Дерево же, хоть и дешевле, в условиях постоянной влажности и перепадов температур быстро теряет несущую способность, даже с пропитками. Стальные фермы перекрытий здесь — компромисс: относительно лёгкие, собираются быстро, позволяют перекрывать пролёты до 24 метров без промежуточных опор. Но и тут есть подводные камни.

Например, в одном из наших ранних проектов под Тверью заказчик настоял на использовании ферм из чёрной стали с обычной грунтовкой — мол, бюджет ограничен. Смонтировали, теплица проработала три сезона, а потом в местах крепления поликарбоната стали появляться протечки. При детальном осмотре выяснилось: конденсат скапливался на верхних поясах ферм, грунтовка отслоилась, пошла коррозия. Крепёжные отверстия разболтались, геометрия нарушилась. Пришлось демонтировать секции и менять фермы на оцинкованные, с каплевидным отводом конденсата. Урок дорогой, но показательный: экономия на материале в тепличных конструкциях почти всегда выходит боком.

Сейчас мы в ООО Чэнду Цзюйцан Агротехнологическая Компания при проектировании теплиц сразу закладываем горячеоцинкованные фермы с дополнительной пассивацией в узлах. Важно и сечение: для стандартных теплиц шириной 9-12 метров часто идёт треугольная ферма с высотой 1/8-1/10 от пролёта, но если нужно минимизировать затенение — используем асимметричные профили с пологим верхним поясом. Кстати, на нашем сайте https://www.jcny666.ru есть схемы таких решений, но там, конечно, общая информация — в реальности каждый проект приходится считать отдельно, учитывая и ветровую нагрузку региона, и снеговую, и даже возможное скопление пыли на кровле, которое добавляет вес.

Расчётные нагрузки: не только по СНиПам, но и по опыту

С нормативными документами всё более-менее понятно: берёшь карты снеговых районов, ветровых, собираешь нагрузки. Но в теплицах есть своя специфика. Например, снег — он на поликарбонате или стекле часто подтаивает снизу и сползает, но не всегда равномерно. Видел случай в Казани, когда из-за неравномерного схода снега одна ферма перекрытия получила крутящий момент, на который не рассчитывалась — в результате деформация по нижнему поясу. Хорошо, вовремя заметили, поставили временные подпорки. С тех пор в расчёты всегда вводим коэффициент асимметрии снеговой нагрузки, даже если по СНиПу он не требуется.

Ещё момент — температурные деформации. Сталь расширяется, а теплица — объект с большими перепадами температур: днём внутри может быть +25, ночью снаружи -20. Если фермы жёстко заделать в опоры, возникают напряжения. Поэтому мы всегда проектируем скользящие опорные узлы, обычно с овальными отверстиями под анкеры. Но и тут есть нюанс: если теплица отапливаемая, то перепад меньше, но появляется постоянная нагрузка от систем подвеса (досветка, полив, вентиляция). Их тоже нужно учитывать — не как временную нагрузку, а как постоянную, причём с запасом на возможное переоборудование. Часто заказчики потом хотят добавить ещё одну линию капельного полива или светильники, и если фермы не рассчитаны, приходится укреплять, что сложно и дорого.

В наших проектах, которые мы ведём через ООО Чэнду Цзюйцан Агротехнологическая Компания, стараемся закладывать резерв по нагрузкам в 15-20% именно под такие будущие модернизации. Да, это немного удорожает конструкцию, но зато клиент через пару лет может без проблем навесить дополнительное оборудование. Кстати, это одна из причин, почему мы часто используем фермы с параллельными поясами — к ним проще крепить подвесные системы, да и расчёт на дополнительные точечные нагрузки у них более предсказуем.

Монтажные тонкости: где чаще всего ошибаются

Самая распространённая ошибка при монтаже стальных ферм перекрытий — это сборка ?на земле? с последующим подъёмом краном. Казалось бы, логично: собрал секцию, поднял, установил. Но в тепличном строительстве часто работа идёт на уже подготовленной почве, и тяжёлая техника может повредить дренаж или системы подпочвенного обогрева. Поэтому мы чаще монтируем фермы по месту, с временных подмостей. Это дольше, но безопаснее для инфраструктуры. Важный момент — контроль геометрии: если ферму перекосило даже на пару градусов при установке, это может привести к перераспределению нагрузок и, как следствие, к деформациям поликарбонатных листов.

Ещё одна проблема — это соединения. Болтовые соединения предпочтительнее сварных в полевых условиях, потому что качество сварки на ветру и при низких температурах контролировать сложно. Но и болты нужно правильно подбирать. Был у нас опыт использования болтов класса прочности 8.8 без дополнительной защиты — через несколько лет в зоне постоянного конденсата появилась коррозия, болты ?прикипели?, и при попытке замены элементов пришлось их срезать. Теперь используем только нержавеющие или оцинкованные болты с кадмиевым покрытием, особенно в нижних узлах, где больше влаги.

И конечно, выверка осей. Теплица — это длинное сооружение, и если фермы перекрытий установлены с отклонением по оси, то потом проблемы с монтажом продольных связей и остекления. Мы всегда используем лазерные нивелиры и теодолиты, причём контрольные замеры делаем после каждого этапа. Да, это увеличивает время монтажа, но зато избегаем ситуаций, как на одном объекте под Краснодаром, где из-за накопленной ошибки в 5 см на длине 50 метров последние секции поликарбоната пришлось резать по месту, что ослабило конструкцию.

Взаимодействие с другими системами теплицы

Стальные фермы перекрытий — это несущий каркас, но он тесно связан с другими системами. Например, с вентиляцией: если в теплице предусмотрены боковые или кровельные фрамуги, то в фермах нужно заранее закладывать усиленные узлы для их крепления и механизмов открывания. Мы однажды столкнулись с ситуацией, когда проектировщики ферм и вентиляции работали отдельно — в итоге механизмы пришлось крепить через засверленные отверстия в поясе фермы, что ослабило сечение. Теперь в ООО Чэнду Цзюйцан Агротехнологическая Компания все разделы проекта согласовываются на ранних этапах, и в фермах сразу закладываются штатные места под крепление технологического оборудования.

То же самое с системой досветки: светильники тяжелые, и их подвес нужно рассчитывать. Лучше, когда точки подвеса привязаны к узлам ферм, а не к произвольным местам на нижнем поясе. Иначе может возникнуть локальный прогиб, который со временем нарастает. В наших проектах мы обычно предусматриваем дополнительные закладные пластины в узлах именно под эти цели.

Нельзя забывать и о тепловой изоляции. Сталь — хороший проводник тепла, и в местах контакта ферм с остеклением могут возникать мостики холода. Чтобы избежать конденсата в этих точках, мы используем терморазрывные прокладки из полиамида или композита. Это кажется мелочью, но на масштабах всей теплицы такие детали серьёзно влияют на микроклимат и энергопотребление. Кстати, на сайте https://www.jcny666.ru в разделе наших реализованных проектов можно увидеть, как это выглядит вживую — там есть фото узлов крепления с такими прокладками.

Перспективы и альтернативы: что будет дальше

Сейчас в отрасли идут разговоры о замене стальных ферм на алюминиевые или даже композитные конструкции. Алюминий легче и не ржавеет, но его модуль упругости ниже, значит, для тех же пролётов нужно большее сечение, что дороже. Композиты же пока слишком дороги для массового тепличного строительства. На мой взгляд, стальные фермы перекрытий ещё долго будут основным решением, особенно для больших промышленных теплиц. Но их конструкция будет эволюционировать: больше использования BIM-моделирования для точного расчёта, внедрение ферм с переменным сечением поясов (оптимизированных под конкретную нагрузку), что позволит экономить материал без потери прочности.

Ещё один тренд — это предварительная сборка модулей на заводе. Мы в ООО Чэнду Цзюйцан Агротехнологическая Компания уже экспериментируем с этим: фермы поставляются не отдельными элементами, а готовыми секциями с уже установленными связями и частью технологических креплений. Это ускоряет монтаж в разы и улучшает качество, потому что сборка идёт в цеховых условиях. Правда, возникает сложность с логистикой — длинномерные секции нужно правильно транспортировать.

В целом, если подводить некий итог, то стальные фермы для теплиц — это баланс между стоимостью, скоростью монтажа и долговечностью. Главное — не относиться к ним как к типовому изделию, а каждый раз считать и проектировать с учётом всех эксплуатационных особенностей. Как показывает наш опыт, именно детальная проработка на этапе проектирования позволяет избежать большинства проблем в дальнейшем. И да, всегда лучше работать с компаниями, которые имеют не только проектный, но и монтажный опыт, потому что теоретические расчёты и реальная сборка — это иногда две большие разницы.