Constructor-montator de structuri metalice - FERME DE ACOPERIS

Proiect pentru examenul de certificare a competentelor profesionale

- nivelul 2 -

Tema:    "FERME    DE ACOPERIS"

Colegiul Tehnic Petru Maior

Clasa a XI-a M2

Calificarea profesionala: Constructor-montator

de structuri metalice

Cap. 1 ARGUMENT

Acoperisurile sunt subansabluri constructive, amplasate la partea superioara a cladirilor, care fac parte impreuna cu peretii exteriori si cu unele elemente ale infrastructurii din subsistemul elementelor de inchidere ale cladirii.

Rolul principal al acoperisurilor este de inchidere a cladirii si de creare a unui mediu interior protejat fata de cel exterior, acoperisurile fiind elemente separatoare si in acelasi timp de contact permanent cu mediul ambiant, indeplinind rolul principal de bariera eficace contra factorilor agresivi ai mediului exterior: variatii de temperatura, umiditate, ploaie si vant, zgomot, praf, noxe etc.

Se disting doua tipuri de acoperis:

     cu pante

     terasa

Acoperisul cu pante este format din urmatoarele elemente:

     sarpanta,

     invelitoare,

     elemente auxiliare

Sarpanta reprezinta structura de rezistenta a acoperisului si este un schelet format din piese de lemn, de metal sau de beton armat, care sustine invelitoarea unui acoperis (sau un alt element al unei constructii) si permite realizarea formei acestuia. Sarpantele pot fi:

     din lemn:

cu ferme: talpa superioara, talpa inferioara, diagonale, popi

cu scaune: caprior , pane de coama, pane, pane inferioare (cosoroabe), popi, arbaletrieri, talpa inferioara .

     din metal: grinzi metalice cu zabrele

     din beton: grinzi din beton armat sau beton precomprimat.

Sarpantele din metal se realizeaza din grinzi cu zabrele (ferme) spatiale contravantuite si sunt indicate la cladiri cu deschideri mari (sali de sport, pavilioane expozitionale) si la hale industriale.

Acest proiect va aborda problema fermelor de acoperis ca si grinzi cu zabrele din punctul de vedere al alcatuirii, executiei si montajului.

Cap. 2 CONSTRUCTIA    FERMELOR DE

ACOPERIS

Generalitati

Fig. 1 Sarpanta cu ferme

13-talpa superioara; 14-talpa inferioara; 15-diagonale;16-guseu

Fermele de acoperis sunt grinzile cu zabrele spatiale contravantuite si se obtin prin inlocuirea inimilor pline ale grinzilor cu un ansamblu de bare dispuse intr-un sistem, de obicei triunghiular, care leaga talpile intre ele. Ele se folosesc pentru deschideri mari, pentru fermele acoperisurilor, la grinzile poduri­lor de cale ferata etc, fiind sisteme nedeformabile de bare drepte, prinse intre ele la capete prin noduri considerate articulate (fig. 2).

B^´ C^´ D^´ E^´ F^´ G

Fig. 2 Grinda cu zabrele

Conturul ABCDEFG al partii superioare se numeste talpa su­perioara, iar cel al partii inferioare AB'C'D'E'F'G, talpa inferioara. Barele din interiorul acestui contur cand sunt inclinate ca BC' sau CD' etc. se numesc diagonale, iar cand au pozitie verticala se numesc montanti. Punctele A, B, B', C, C' . . . G se numesc nodurile grinzii cu zabrele. Distanta dintre noduri se numeste camp sau panou.

Diagonalele si montantii leaga nodurile intre ele. Cand aceste bare nu se pot prinde singure intre ele, prinderea si deci formarea nodu­rilor se face prin intermediul unor placi de otel numite gusee.

Marindu-se inaltimea grinzii se poate reduce greutatea talpilor, dar, in acelasi timp, creste greutatea diagonalelor, fiindca acestea se lungesc in aceeasi proportie. Exista deci o inaltime optima a grinzii pentru care greutatea totala a materialului din grinda este minima. Calculul arata ca aceasta inaltime optima este determinata de conditia ca greutatea talpilor sa fie egala cu greutatea diagonalelor.

Tipuri de grinzi cu zabrele

Fig. 3 Tipuri de grinzi cu zabrele

Zabrelele care alcatuiesc grinzile pot fi dispuse in sistemul triunghiular, dreptunghiular sau mixt, avand urmatoarele forme:

     zabrele dispuse in V (fig. 4, a) sau in X (fig. 4, b), al­catuite numai din diagonale, formand un sistem simplu, cu noduri mai putin numeroase;

     zabrele dispuse in N (fig. 4, c) sau in X cu montanti (fig. 4, d), formate din diagonale si montanti cu noduri mai dese;

     zabrele dispuse in K (fig. 4, e) cu semidiagonale si montanti, utilizabile cand panourile fermei sunt mici;

    

sistemul cu bare suplimentare (fig. 4, j) folosit atunci cand trebuie redusa lungimea de flambaj a barelor sau trebuie preluate unele sarcini care actioneaza intre noduri.

Fig. 4 Dispunerea zabrelelor

Sectiunile talpilor se compun simetric fata de planul grinzii (fig. 5).

Fig. 5 Exemplu de grinda cu zabrele

Alcatuirea grinzilor cu zabrele

     Barele care compun o constructie metalica se intilnesc intre ele si se asambleaza in punctele de intalnire. Punctele de intalnire a barelor din grinzile cu zabrele se numesc noduri (fig. 6). În noduri, barele se asambleaza direct sau prin intermediul guseelor, prin nituire sau prin sudare, foarte rar prin suruburi. In mod obisnuit, la nodurile grinzilor cu zabrele se prind bare solicitate numai axial.

     Daca barele supuse la eforturi axiale se intersecteaza, ele alcatuiesc o incrucisare (fig.8).

     Punctele de intalnire sau de incrucisare a barelor, care pe langa eforturi axiale sunt supuse si la eforturi de incovoiere in planul axe­lor lor, se numesc colturi (spre deosebire de noduri) (fig. 9).

     Daca aceste puncte sunt locuri de intalnire sau de incrucisare a unor bare supuse la incovoiere intr-un plan perpendicular pe axele barelor, ele se nu­mesc ramificatii (fig.10).

     Daca la punctele de intalnire sau de incrucisare a barelor, lega­tura se realizeaza prin suruburi, cu scopul de a se reduce rigiditatea imbinarii respective, legatura se considera articulata (fig. 7). In mod rigu­ros, prin articulatie trebuie sa se inteleaga o imbinare realizata cu un singur surub, deoarece articulatiile cu mai multe suruburi nu se deosebesc de nituire decat prin faptul ca sunt demontabile.

Fig. 6 Nod Fig. 7 Articulatie

Fig. 8 Încrucisare de bare alaturate Fig. 9 Colturi

1, 2 -bare, 3 -guseu

Fig. 10 Ramificatii

Acoperisuri mari cu ferme

La unele hale cu deschidere mare se executa din otel numai sarpanta aco­perisului; sustinerea sarpantei acoperisului este asigurata fie de o structura din beton armat, apartinand unor incaperi asezate pe laturile halei, fie de un sistem de grinzi metalice, prevazute pe conturul halei. Se folosesc ferme de diferite tipuri: trapezoidale, cu talpi paralele inclinate, cu sau fara tiranti, cu talpi curbe, dupa aspectul urmarit (fig.11).

Fig. 11 Tipuri de ferme

Sectiunile barelor au alcatuiri ca si la fermele cu deschideri obisnuite sau apare necesar sa fie alcatuite cu pereti dubli, cu pereti in forma de tuburi sau de alte forme (fig.12).

Fig. 12 Sectiuni pentru barele fermelor

La alegerea sectiunii barelor se tine seama de rigiditatea necesara, de posibilitatea prinderii zabrelelor si a diferitelor lega­turi transversale. Formele in dublu T, in cruce, cele in H, ca si cele tubulare dau posibilitatea unor prinderi usoare si sunt suficient de rigide. Sectiunea talpilor fermelor se modifica de-a lungul deschiderii; la alegerea sectiunii trebuie sa se tina seama si de posibilitatea variatiei sectiunii, fara a se intro­duce excentricitati mari. In general, trebuie evitate formele de sectiuni cu elemente departate solidarizate cu placute si zabrelute, care necesita material de solidarizare suplimentar.

Nodurile grinzilor cu deschidere mare, in cele mai multe cazuri, se imbina la santier; din cauza inaltimii mari, nu se pot transporta de la uzina tron­soane intregi de ferme.

Sarpanta acoperisului se poate alcatui in moduri diferite. Fermele cu deschidere mare, este economic sa fie asezate la distante mari (9 - 18 m); numai in cazul unor incarcari importante pot fi indicate distante de 6 m (fig.13).

Panele, care au deschideri mari, se fac cu zabrele sau din profile dublu T cu contrafise. In acest caz, este necesar ca si distanta intre pane sa fie mare (3-6 m).

Fig. 13 Asezarea panelor

Pentru a se asigura o buna stabilitate a sistemului de ferme se iau dife­rite masuri, cum ar fi introducerea fermelor in luminator, asezarea alaturata a doua ferme rigidizate intre ele cu contravintuiri verticale si orizontale sau folosirea unor pane cu contrafise.

La constructii cu deschideri mari, de forma aproape patrata in plan, este economica solutia cu retele de grinzi cu zabrele; avantajul este si mai insemnat cand forma grinzilor cu zabrele este de asa natura, incat grinzile de pe aceeasi directie sunt identice (fig.14.). Fata de sistemele cu ferme pe o singura directie, retelele de grinzi asigura o reducere a consumului de otel de 10 - 12%.

Fig. 14 Cadre cu zabrele

La hangarele pentru avioane, fermele se asaza transversal rezemandu-se la un capat pe o grinda longitudinala asezata deasupra portii (fig. 15). Se adopta aceasta solutie cand se urmareste sa se evite o deschidere egala cu latura mare a halei. O alta solutie este introducerea unei grinzi longitudinale la 1/3 pina la 1/4 din adancimea halei; in acest caz se utilizeaza ferme transversale cu console, ceea ce aduce o economie in rezolvarea fermelor si permite si introducerea unui luminator, care este util mai ales in cazul cand in hangar se fac

si unele revizii.

Fig. 15 Sarpanta pentru hangare

Plafoanele interioare se asaza in general sub talpile inferioare ale ferme­lor si la oarecare distanta; ele pot fi plane sau curbe. Plafonul este sustinut la randul sau de o retea de grinzi, suspendate de talpile inferioare ale fermelor; cand distanta intre ferme este mare, se introduc legaturi intermediare, fixate de contravantuirile verticale sau de pane (fig. 16).

Fig. 16 Prinderea grinzilor plafonului

Materiale pentru ferme de acoperis

Materialele folosite pentru executia construtiilor metalie sunt: otelul obisnuit, otelurile aliate cu rezistente meanice superioare, aliajele de cupru si aluminiu.

Dintre cele mai utilizate materiale amintim otelurile nealiate si speciale. Marcile curente de fabricatie ale otelurilor pentru constructii sunt: OL32, OL37, OL42, OL50, OL70, unde OL este simbolul otelului iar cifra care urmeaza este rezistenta minima la tractiune.

Cap. 3 MONTAREA FERMELOR DE

ACOPERIS

Etapele montarii fermelor

Fermele sunt transportate pe santier dintr-o singura bucata sau din 2,3 tronsoane; tronsoanele urmeaza sa se asambleze inainte de montaj.

Montarea fermelor cuprinde urmatoarele etape:

I. Asamblarea tronsoanelor de ferma presupune:

montarea unor stative (capre) pe pozitii determinate dinainte, conform fisei tehnologice;

verificarea geometriei fermelor - liniaritatea stalpilor, planitatea elementelor - si a posibilelor elemente existente pe grinda;

executarea propriu-zisa a imbinarilor, cu respectarea ordinii sudurilor, conform prescriptiilor din proiect.

II. Montajul propriu-zis al fermelor:

Montarea bucata cu bucata a fermelor reprezinta o tehnologie greoaie si este recomandabil sa se evite. Pentru o tehnologie de mare productivitate, cu elemente prefabricate si asamblate la sol, etapele de montare sunt :

se executa un releveu al stalpilor;

se corecteaza capetele stalpilor in functie de releveul obtinut si se traseaza pozitia fermei;

se echipeaza fermele cu piese de prindere necesare ridicarii la inaltime;

se agata fermele in dispozitivele speciale de ridicare si se ridica cu macaraua la locul de montaj;

se ancoreaza ferma in buloane, pe capetele stalpilor, pentru a preveni rasturnarea ei sau aparitia unor deformatii suplimentare;

se monteaza fermele executandu-se imbinarea conform proiectului si fisei tehnologice;

se desprinde ferma din macara.

Aceasta tehnologie de montaj impune atentie la realizarea coliniaritatii nodurilor. Astfel, releveul capetelor stalpilor si trasarea corecta a pozitiei fermei sunt de mare importanta.

Reguli de protectia muncii

Intrucat montarea constructiilor metalice se face prin manevrarea la inaltime a unor subansambluri cu greutati si gabarite mari, se aplica normele de securitate a muncii specifice.

De asemenea, utilajele de montaj (macarale, cricuri,dispozitive de montare si fixare provizorie etc;) trebuie sa fie verificate de catre echipa de intretinere daca sunt in buna stare de functionare;

Se vor verifica instalatiile de forta, aer si lumina, de unde se fac racordarile pentru alimentarea pe timpul montajului.

Schelele de lucru trebuie sa fie rezistente si asigurate la stabilitate. Ele trebuie sa fie prevazute cu balustrade.

Montorii care lucreaza la inaltime trebuie sa aiba o incaltaminte care nu aluneca si centuri de siguranta cu care sa se lege de elemente definitiv fixate.

Pentru lucrul in timpul iernii trebuie luate masuri suplimentare, cum sunt: curatirea schelelor si scarilor de gheata, presararea de nisip, rumegus etc, pe locurile de trecere alunecoase.

Locurile de incalzire cu foc nu se vor amplasa langa materiale usor inflamabile.

BIBLIOGRAFIE:

[1] Valeriu Jinescu s.a. - Utilajul si tehnologia meseriei, constructii de

masini, manual pentru clasa a XII-a, licee industriale cu profil de mecanica si anul III, scoli profesionale, EDP, Bucuresti, 1996

[2] Dumitru Teodorescu - Utilajul si tehnologia constructiilor metalice,

manual pentru licee industriale cu profil de mecanica,    clasa a XII-a si scoli profesionale, EDP, Bucuresti, 1978

[3] V. Popescu - Constructii metalice industriale, EDP, Bucuresti, 1974

[4] https://www.graitec.com/ro/ref_info.asp?RefID=86

[5] https://www.constructii.ro/realizare%20proiect/acoperis.htm

[6] https://www.eco-home.ro/Executie/Acoperis/Acoperis.html

ANEXA 1: Montarea fermelor de acoperis

ANEXA 2: Ferme metalice de acoperis