Элементы фермы: Фермы. Определение, типы и особенности расчета

Содержание

виды, проектирование, этапы изготовления и монтажа

Из этого материала вы узнаете:

Основные элементы металлической фермы
Разновидности металлических ферм
Типы сечений стержней металлических ферм
Преимущества и недостатки разных металлов для строительства металлических ферм
Проектирование фермы и ее элементов
Основы расчета металлической фермы
Изготовление и монтаж металлических ферм
Стоимость изготовления металлических ферм

Металлическая ферма – это жесткая конструкция, состоящая из раскосов и/или стоек, соединенных в узлы. Нагрузка на стойки распределяется равномерно. Верхний пояс фермы работает на сжатие по оси, а нижний – на растяжение.

Это быстровозводимый модуль, простые конструкции можно собрать в течение дня. Главное – сделать точную схему, учитывающую нагрузку и геологические условия, и подготовить элементы.

Но и это еще не все. Более подробно про типы металлических ферм, как их конструируют и собирают, читайте в нашем материале.

Основные элементы металлической фермы

Слово «ферма» происходит от латинского «firmus», что означает «прочный», поэтому уже по самому названию можно судить о высокой надежности, жесткости подобных конструкций.

Металлическая ферма представляет собой систему стержней, которые соединены друг с другом в узлах и формируют конструкцию, неизменяемую геометрически. Узловая нагрузка не способна сильно сказываться на работе фермы, а сами узлы чаще всего рассматриваются в качестве шарнирных. Для всех стержней свойственны растягивающие или сжимающие осевые усилия.

Металлические (стальные) фермы распространены в целом ряде строительных сфер. Так, их устанавливают в качестве покрытия и перекрытий зданий, мостов, опор линий электропередачи. Они могут монтироваться на объектах связи, в виде элементов мачт и башен телевидения и радиовещания.

Такие конструкции незаменимы при возведении транспортных эстакад, встречаются на гидротехнических затворах, грузоподъемных кранах, пр.

Если сравнивать с балками, то изготовление ферм требует меньше стали, однако их производство более трудоемкое. С точки зрения эффективности, данный показатель у ферм тем выше, чем больше пролет и меньше нагрузка.

Все подобные конструкции принято делить на плоские, где, в соответствии с названием, элементы находятся в единой плоскости, и пространственные. Первые воспринимают нагрузку, которая прикладывается исключительно в их плоскости, для нормальной работы им необходимо закрепление связями. Пространственные фермы – это жесткий брус, способный справляться с нагрузкой, вне зависимости от направления ее приложения.

Ключевыми составляющими металлической фермы являются пояса, из которых состоит ее контур, и решетка. Последняя включает в себя раскосы и стойки. Элементы примыкают друг к другу в узлах, где стыкуются либо соединяются за счет узловых фасонок.

Все детали центрируют по осям центра тяжести, что позволяет снизить узловые моменты и обеспечить работу стержней на осевые усилия.

Верхний пояс состоит из радиусной или ломаной, горизонтальной и наклонной балки. К этой части конструкции крепятся верхние соединительные узлы стоек.

Нижний пояс сформирован горизонтальной продольной балкой, к которой монтируют нижние соединительные узлы стоек, раскосов.

Стойки представляют собой вертикальные фрагменты металлической фермы между двумя поясами. Именно они работают на сжатие, испытывают на себе основную нагрузку и передают ее основанию.

Раскосы выглядят как стойки, наклоненные под 45°. Они призваны связать друг с другом углы верхнего и нижнего пояса, работая на сжатие и растяжение.

Узлы (панели) являются точками на верхнем и нижнем поясе, где происходит соединение раскосов либо стоек.

Расстояние между соседними узлами поясов принято называть панелью, а дальность между опорами обозначается как пролет. Наравне с поясами сплошных балок пояса ферм работают на продольные усилия и момент, тогда как на решетку ложится преимущественно поперечная сила, поэтому данный элемент играет ту же роль, что и стенка балки.

Разновидности металлических ферм

Проектирование начинают с выбора очертаний и статической схемы будущего изделия. Характеристики подбираются в соответствии со сферой использования и архитектурно-конструктивным решением сооружения. При этом оценивают все доступные варианты.

Покрытия зданий, мосты, транспортные галереи и многие иные сооружения включают в себя балочные разрезные системы. Их отличает простота производства и установки, отсутствие сложных узлов в сочетании с достаточной металлоемкостью. Если требуется пролет балки 40 м, такие негабаритные разрезные фермы собирают уже на месте установки.

Когда запланировано не менее двух перекрываемых пролетов, устанавливают неразрезные фермы. Данная разновидность требует меньший объем стали на изготовление, при этом имеет большую жесткость. За счет последней характеристики удается сократить высоту подобной металлической фермы. При слабых грунтах лучше отказаться от таких конструкций, поскольку осадка опор приводит к возникновению дополнительных усилий. А неразрезность делает монтаж более сложным.

Рамные фермы экономичны с точки зрения расхода металла, обладают относительно небольшими размерами, но предполагают достаточно сложную установку. Использование подобных изделий оправдывает себя в большепролетных зданиях.

Арочные системы также позволяют сократить расход стали, но неизбежно вызывают увеличение объема помещения и ограждающих поверхностей. Такие фермы выбирают в соответствии с архитектурными требованиями.

Консольные фермы используются как элементы навесов, башен, опор ЛЭП.

Важно, чтобы очертания конструкции подходили под их статическую схему и вид нагрузок, от которых зависит эпюра изгибаемых моментов. Когда речь идет о выборе ферм покрытий, нужно принимать во внимание материал кровли и уровень уклона, обеспечивающий необходимый водоотвод. Также учитывают, какой тип узла сопряжения с колоннами будет задействован – жесткий или шарнирный – и ряд прочих технологических характеристик.

От очертания поясов металлических ферм зависит их экономичность. Наименьший расход стали требуется на изготовление фермы, очерченной по эпюре моментов. Так, для однопролетной балочной системы с равномерно распределенной нагрузкой оптимальным вариантом становится сегментная ферма с параболическим поясом. Но изготовление криволинейных поясов очень трудоемкое, из-за чего подобные фермы крайне редко используются на практике.

Чаще встречаются полигональные фермы. В массивных большепролетных системах менее заметны дополнительные конструктивные затруднения, связанные с переломом поясов в узлах. Нужно понимать, что условия транспортировки вынуждают стыковать пояса в подобных конструкциях в каждом узле.

Использование полигонального очертания для легких металлических ферм считается нерациональным, ведь работа со слишком сложными узлами не сопоставима с сокращением затрат на сталь.

Фермы трапецеидальные не совсем отвечают эпюре моментов, но благодаря упрощению узлов обладают конструктивными преимуществами. Установка подобных конструкций в покрытии обеспечивает жесткий рамный узел, за счет чего увеличивается жесткость здания.

Фермы с параллельными поясами имеют очертания, вовсе не подходящие под эпюру моментов, при этом требуют большого расхода металла. Тем не менее, их изготовление в промышленных масштабах стало возможным за счет унификации, одинаковой длины элементов решетки, совпадающей схемы узлов, повторяемости деталей. В результате подобные конструкции используются чаще всего при покрытии производственных зданий.

Фермы треугольного очертания отлично подходят для консольных и балочных систем с нагрузкой, сосредоточенной в середине пролета.

Иными словами, они используются как подстропильные фермы. Правда, их изготовление предполагает повышенный расход металла, сложный острый опорный узел и возможность использовать лишь шарнирное сопряжение с колоннами. Избыточный расход металла объясняется большой длиной средних раскосов, и их подбирают по предельной гибкости. Подобные металлические фермы используют как стропильные конструкции, чтобы обеспечить уклон кровли более 20 % или для обеспечения одностороннего равномерного освещения – тогда их называют шедовыми покрытиями.

Типы сечений стержней металлических ферм

С точки зрения затрат стали, самым выгодным считается трубчатое сечение. Труба имеет хорошую обтекаемость, что обеспечивает меньшее ветровое давление, а это немаловажно для высоких сооружений, таких как башни, мачты, краны. Поскольку на металлических фермах из труб меньше собирается инея и влаги, они лучше противостоят появлению очагов ржавчины. Их удобно очищать и повторно красить, что положительно сказывается на сроке службы конструкций.

Чтобы избежать корродирования внутренних плоскостей труб, их обязательно герметизируют.

На схеме изображены: а, б – трубчатые сечения; е, г, д, е, ж, к и л – на основе прокатных уголков; з – двутавровое; и – тавровое.

Минусами данного подхода, не позволяющими использовать такие системы повсеместно, являются высокая цена труб и некоторые конструктивные трудности сопряжения элементов.

Прямоугольные гнуто-замкнутые сечения по своим достоинствам близки к трубчатым сечениям, но используются чаще, так как предполагают более простые узлы сопряжения элементов. Нужно понимать, что изготовление ферм из гнуто-замкнутых профилей с бесфасоночными узлами должно быть предельно точным. Из-за технологических сложностей гнутые профили не могут иметь толщину свыше 10–12 мм, что не позволяет повсеместно применять подобные металлические фермы. Серьезные пластические деформации в местах изгиба негативно отражаются на хрупкой прочности стали.

Нередко прибегают к наиболее рациональному решению, при котором отдельные элементы ферм состоят из разных видов профилей. Для поясов используют двутавровые балки, параллельно применяются гнутозамкнутые профили, пояс из тавров, решетка из парных или одиночных уголков.

В пространственных фермах, таких как башни, мачты, стрелы кранов, присутствует общий для двух ферм пояс. Важно, чтобы его сечение не мешало нормальному соединению элементов, находящихся в разных плоскостях. Здесь чаще всего отдают предпочтение трубчатому сечению.

Для четырехгранных ферм, которым свойственно небольшое усилие, самым простым типом сечения пояса считается одиночный уголок или пара уголков, вместе имеющих крестовое сечение. Если речь идет о значительном усилии, в конструкцию включают двутавры. Важно, чтобы сжатые элементы металлических ферм были равноустойчивыми в перпендикулярных направлениях.

Выбор конкретного сечения элементов конструкции зависит от условий ее эксплуатации: учитывают характер и место приложения нагрузок, насколько агрессивной будет окружающая среда и ряд других факторов. Также важно оценить возможность изготовления фермы из определенных элементов, наличие сортамента и рентабельность подобных вложений.

Преимущества и недостатки разных металлов для строительства металлических ферм

В качестве материала металлических ферм из профильной трубы используют углеродистые стали обыкновенного качества и качественные, а также конструкционные и легированные. Могут применяться трубы с защитным слоем цинка. При изготовлении компактных сезонных конструкций в ход идет алюминий.

Для возведения на частных участках небольших построек, имеющих в своем составе фермы, обычно берут углеродистую сталь Ст3сп, Ст3пс, иногда она может быть оцинкованной. Данный материал обладает достаточным уровнем прочности, чтобы конструкция получилась надежной. Тогда как по устойчивости к ржавчине перечисленные стали мало отличаются.

Под действием осадков со временем корродируют даже изделия из конструкционных и легированных сталей. Небольшая доля легирующих компонентов не может защитить металлическую ферму от подобного разрушения. Обычно используемые низколегированные стали типа 30ХГСА, 30ХГСН, 38ХА имеют в составе 2–4 % легирующих элементов, что никак не отражается на их коррозионной стойкости.

Если говорить о прочности, то конструкционные и легированные стали служат гораздо дольше, чем углеродистые, легче перенося циклические нагрузки. Однако данная характеристика появляется у металла только после термообработки. Поскольку закалка с отпуском может негативно отразиться на форме труб, готовые изделия не подвергают термообработке. Иногда прибегают к отжигу бесшовных труб – так снимается остаточное напряжение, присутствующее в металле, и тот приобретает большую мягкость.

Конструкционные стали, такие как 20А, 45, 40, 30А, считаются более качественными, поэтому стоят дороже. Цена легированных сталей еще выше, при этом продавец может выдать трубы из стали 3 вместо необходимых. А значит, если планируется установка конструкций шириной до 20 м, лучше отказаться от идеи приобрести профтрубы из названных видов стали. Закупить оцинкованный профиль стоит при условии, что строительство будет осуществляться за счет краб-систем.

Проектирование фермы и ее элементов

Полный расчет нагрузки, которую будет испытывать на себе металлическая ферма, сложен, поэтому для его подготовки рекомендуется обратиться к специалистам.

Вычисление размеров, толщины стенки профильных труб, подходящих для возведения строения, основывается на такой информации:

размеры металлоконструкции, а именно длина, расстояние между опорами;
высота опор и ферм;
форма ферм;
предельная снеговая нагрузка в холодное время года;
ветровая нагрузка;
особенности геологических условий – сейсмическая активность, вероятность оползней;
масса покрытия.

Ошибки в расчетах могут привести к таким последствиям:

металлическая ферма деформируется под весом снега, мокрой тяжелой листвы;
конструкция изменит форму под собственным весом – такое случается в худшем случае;
при сильном ветре ферма может обрушиться;
деформация постепенно вызывает разрушение конструкции, что опасно, ведь могут пострадать как люди, так и ценные предметы под навесом, допустим, автомобиль;
нестабильная конструкция вызывает разрушение кровли, находящейся на ферме;
выбор неоправданно мощного и тяжелого профиля приводит к слишком большим расходам на материалы и работу.

Если для навеса предусмотрено несколько ферм и опор, причем последние имеют шаг до 2 м, подойдет достаточно тонкая труба. Но для четырех опор и пары ферм с длиной пролета в 6–8 м требуется более толстый профиль.

Далее указаны допустимые нагрузки на металлические фермы:

Профильная труба

40х40х2

709

173

40х40х3

949

231

50х50х2

1165

286

120

50х60х3

1615

396

167

60х60х2

1714

422

180

60х60х3

2393

589

250

129

80х80х3

4492

1110

478

252

144

100х100х3

7473

1851

803

430

253

152

100х100х4

9217

2283

990

529

310

185

120х120х4

113726

3339

1484

801

478

296

140х140х4

19062

4736

2069

1125

679

429

Прямоугольная труба (при условии ее вертикальной установки)

50х25х2

684

167

60х40х2

1255

308

130

80х40х2

1911

471

202

105

80х40х3

2672

658

281

146

80х60х3

3583

884

380

199

112

100х50х4

5489

1357

585

309

176

101

120х80х3

7854

1947

846

455

269

164

Этап производства фермы предваряет подготовка чертежа с точными размерами. Таким образом, проще приобрести необходимый объем материалов, меньше времени потребуется на сборку и подготовку. Кроме того, подобный подход позволяет следить за соблюдением размеров при монтаже и проверить их на собранном сооружении.

Основы расчета металлической фермы

Для вычисления длины и других габаритов металлической фермы выбирают форму крыши, размеры всей конструкции. Далее устанавливают размеры кровли, количество, форму и шаг между фермами.

Тип ферм подбирается под кровлю, а форма последней зависит от назначения и места расположения постройки. Односкатные металлические фермы обычно бывают консольными и примыкающими к дому, тогда как отдельно стоящие навесы снабжают полигональными, треугольными, сегментными конструкциями, арками. У беседок нередко бывает крыша с шестью и более скатами или кровля фантазийной конструкции с нестандартными фермами.

Рекомендуем статьи по металлоконструкциям

Хранение электродов и восстановление покрытия
Сталь Х12МФ: характеристики, состав, производство
Типы мачт освещения: классификация и области применения

В любом случае важно рассчитать нагрузку на всю кровлю и одну ферму, отталкиваясь от веса снежного покрова, кровельного покрытия, обрешетки и самих металлических конструкций. Точные расчеты лучше доверить специалисту, который будет опираться на СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85», а также на СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81».

Расчеты осуществляют по методу вырезания узлов, то есть участков, где стержни соединены шарнирно – именно этот подход применяется современными компьютерными программами. Либо используют метод Риттера, метод замены стержней Геннеберга.

Не так сложно изготовить металлическую ферму в виде трапеции или треугольника. Имея навыки сварки и монтажа, можно своими силами собрать навес или беседку. Но чтобы сделать большой навес с фермами от 10 м длиной, нужен проект, подготовленный специалистами.

Влияние угла наклона

Конструкция фермы больше всего зависит от угла наклона скатов. Данную характеристику выбирают в соответствии с формой кровли и размещением будущей конструкции. Если речь идет о навесе, примыкающем к зданию, требуется более отвесная кроля, чтобы обеспечить быстрое скатывание снега и сток воды. Для одиночных построек подойдет относительно пологая крыша.

Еще одним важным фактором при выборе угла наклона является количество выпадающих в регионе осадков: чем их больше, тем больше нужен угол. Дело в том, что на крутой кровле задерживается меньший объем осадков.

Уклон в пределах 15° обычно выбирают для компактных навесов, расположенных отдельно от других построек. Примерная высота ската составляет 1/7–1/9 длины пролета. При этом металлическая ферма должна иметь трапециевидную форму.

Угол 15–22° предполагает высоту ската в 1/7 длины пролета.

Для уклона в пределах от 22° до 30–35° оптимальная высота ската составляет 1/5 длины пролета. Здесь чаще всего прибегают к треугольным конструкциям. Иногда они могут иметь ломаный нижний пояс, позволяющий уменьшить вес металлической фермы.

Параметры базовых углов

Чтобы не ошибиться при расчете числа отдельных составляющих конструкции и их длины, важно вычислить базовые углы между элементами. Нижний пояс располагается перпендикулярно опорам, наклон верхнего пояса к горизонтали зависит от угла наклона кровли. Для раскосов оптимальным считается угол наклона к горизонтали/вертикали 45°, тогда как стойки монтируются только вертикально.

Угол наклона кровли задается проектом или его находят, отталкиваясь от соотношений. Так, для уклона до 15° высота ската составляет 1/7–1/9 длины пролета, при уклоне 15–22° – 1/7 длины пролета; при 22–35° – 1/5 длины пролета.

Имея определенный угол наклона кровли, можно узнать, какой длины должны быть заготовки для самой фермы, ведь данные сведения очень важны для качественного монтажа.

Изготовление и монтаж металлических ферм

Металлоконструкции изготавливают сразу на строительном участке или в отдельном производственном цехе. Данный этап предполагает сборку готовых элементов, таких как стойки, раскосы, пояса. Иногда в них могут заранее подготовить монтажные отверстия, чтобы упростить и ускорить работы на объекте. Если отверстия не предусмотрены, крепление металлической фермы осуществляют при помощи струбцин и только потом надежно фиксируют все элементы.

Результаты сборки должны полностью совпадать с предварительно подготовленными чертежами.

Для скрепления деталей металлической фермы могут использоваться такие подходы:

С помощью болтов. Данный способ считается самым простым, поэтому к нему прибегают чаще всего. С его помощью удается быстро устанавливать фахверки, прогоны, связи и остальные компоненты конструкции. Надежность соединения во многом зависит от натяжения болтов. Обычно в этом случае параллельно работает пара монтажников, пользуясь пневмоинструментом и специальными ключами с рукоятками.

Путем сварки. К сварке на производстве прибегают, если необходимо соединение высокой прочности. Детали металлической фермы предварительно скрепляются друг с другом монтажными болтами, а наиболее ответственные узлы фиксируются заклепками.

После того как собраны отдельные элементы, вся стропильная система или ее части отправляются на участок сборки. Конструкцию монтируют на заранее подготовленное основание, то есть зацементированные и скрепленные колонны.

Остов поднимают при помощи стрелочного крана. Чтобы избежать раскачивания конструкции, прибегают к помощи ручных парных растяжек, которые также позволяют корректировать движение фермы. Систему фиксируют временными соединениями и переходят к основательному крепежу. Стропы снимают, когда надежно затянуто не менее половины креплений.

Особенности сборки конструкции во многом зависят от характеристик основания. Если в качестве последнего выбраны железобетонные колонны или кирпичные стены, элементы закрепляют анкерными болтами. Когда длина фермы превышает 10 м, то при расчете крышу рассматривают как спаренную систему. То есть стропильные ноги и перемычки состоят из двух частей, а сборка производится сразу на объекте.

Установка стропильной фермы требует соблюдения правил техники безопасности:

В работе могут быть задействованы лишь высококвалифицированные высотники и стропальщики с необходимым для этого допуском.
Перед началом монтажа все участники проходят инструктаж по технике безопасности.
Персонал может трудиться только в специальной экипировке, включающей в себя каску, рукавицы, монтажный пояс, спецодежду в соответствии с сезоном.

Сегодня очень распространено изготовление металлических ферм, поскольку такие конструкции обладают целым списком достоинств. Их производство не требует больших временных затрат, готовое изделие легко устанавливается, долго выполняет свои функции, при этом устойчиво к внешним воздействиям. Фермы по праву считаются технологическим достижением современного производства в строительной сфере.

Стоимость изготовления металлических ферм

В частном строительстве нередко прибегают к использованию конструкций из профилированных труб, поскольку они имеют малый вес и могут монтироваться прямо на месте.

Стоимость производства металлических ферм зависит от их сложности и особенностей установки, но наиболее важными являются следующие характеристики конструкции:

форма;
размеры;
вид и необходимый для изготовления фермы объем металлопроката.

Качество и срок службы строения связаны как с отдельными элементами, так и с соблюдением норм в процессе монтажа. Стоимость установки ферм зависит от таких особенностей:

Вид сооружения и уровень его сложности. Допустим, строительство гаража и торгового комплекса требуют от специалистов разных навыков.
Площадь постройки. Затраты на изготовление и установку конструкции снижаются с увеличением ее общей площади.
Местоположение объекта. Речь идет об административном расположении стройки и затратах на перевозку техники и мастеров к объекту.
Срочность выполнения заказа. Если требуется как можно более быстрое изготовление ферм и сборка всего строения, не обойтись без введения посменного графика, привлечения дополнительного оборудования, работников.

Все перечисленные нюансы могут значительно увеличить сумму, в которую обойдется производство, монтаж металлических ферм и завершение проекта.

Изготовление ферм является достаточно простой задачей, если предварительно был грамотно подготовлен чертеж, а также обеспечена качественная сборка. Не менее важную роль играет и желание мастера выполнить все процедуры аккуратно, без ошибок.

Фермы стропильные

Фермы стропильные используются в строительстве, как основа, на которую впоследствии укладывается кровля и представляет собой несущую конструкция.

Как элемент строения, фермы находят своё применение практически в любых промышленных и торговых сооружениях: ангары, цеха, торговые центры, спортивные комплексы и др.

Ферма представляет собой конструкцию, закреплённую на металлических, кирпичных или железо-бетонных опорах, состоящую из верхнего и нижнего поясов, раскосов и стоек, входящая в общую стропильную систему крыши дома. Материалом для изготовления служит металл, дерево, железо-бетон или пластмасса, но наиболее удобным материалом для строительства больших сооружений является металл. Металлические фермы позволяют изготавливать сооружения любой площади и с любой несущей способностью, имеют меньший вес в сравнении с железо-бетонными, что позволяет осуществлять монтаж сооружения значительно быстрее и без использования сложной спецтехники, а также фермы изготовленные из металла позволяют изготавливать их небольших размеров для удобства транспортировки, а уже при строительстве производить их монтаж в целостную конструкцию, используя болтовое соединение.

Виды металлических ферм

Металлические фермы можно условно разделить на объёмные (пространственные) и плоские. Выбор того или другого вида обусловлен особенностями конкретного проекта, где требуется обеспечить ряд параметром к несущей способности ферм.

Плоские металлоконструкции выполнены так, что все их элементы располагаются в одной плоскости, а объёмные имеют элементы в разных плоскостях, что позволяет обеспечивать жёсткость в разных направлениях.

Объемные и плоские фермы из металлоконструкций бывают следующих видов:

Односкатные и двускатные.
Многоугольные.
Треугольные.
С параллельными поясами.

Ферма треугольная

Ферма с параллельными поясами

Ферма многоугольная

Принимающие на себя ответственность за 9-30 метров, пролеты ферм из металлоконструкций также определяют и по другим характеристикам:

Очертания верхнего пояса.
Количество панелей.
Величина возможной нагрузки.

Форма материала для изготовления ферм определяется требованием к несущей способности ферм и может изготавливаться из листового металла, труб круглого сечения, прямоугольного профиля и т.п.

Устройство металлических ферм

Ферма состоит из различных элементов, которые обеспечивают распределение нагрузки по всей длине. Элементы фермы – это стропильный пояс и решетки, на пояс приходится продольная сила и момент, на решетку – поперечная сила. То пространство, которое располагается между ними, принято называть панелью, свободный промежуток между фермами – пролетом, пространство между осями поясов – высотой.

Ферма устроена таким образом, что на её элементы действуют силы сжатия и растяжения, что позволяет построить прочную и лёгкую конструкцию выдерживающую большие нагрузки.

Изготовление металлических ферм

Чаще всего фермы изготавливаются из профильной трубы квадратного или прямоугольного сечения, а также из листового металла, в некоторых случаях — из двутавра. Использование профильной трубы и листового металла для изготовления наиболее удобно и позволяет значительно проще производить монтаж самих ферм и стыковать их с другими узлами.

Элементы фермы крепятся между собой на болтовое или сварное соединение с использованием металлических листов — фасонок или косынок.

Модели будущего: Ферма «Пять элементов»

Ферма «Пять элементов»

Расположенный в Уортингтоне, штат Пенсильвания, всего в 35 милях к северу от Питтсбурга, Джо является управляющим 10 акрами земли, 3 из которых находятся в производстве. Прежде чем превратить их землю в органическое овощеводство и убежище для местной флоры и фауны, на ней довольно долгое время выращивали кукурузу. Выждав 3-летний переходный период, Джо и Сара начали продавать свою продукцию в 2011 году, продавая ее на двух местных фермерских рынках в Тарентуме и Батлере, штат Пенсильвания, в дополнение к продажам на фермах и в ресторанах. Начиная с 2015 года Five Elements перешла на модель CSA в рыночном стиле, когда клиенты приходят на ферму или на фермерский рынок Батлер-Сити и используют свою предоплаченную учетную запись, чтобы «покупать» количество и тип свежих продуктов, которые они хотят. Помимо производства, Five Elements содержит стадо кур-несушек для получения яиц. Джо и Сара привержены устойчивым методам, которые улучшают состояние их земли, окружающей среды и их сообщества.

Ферма Five Elements, модельный участок Пример из практики — Blueberries

Джо и Сара Боззелли основали ферму Five Elements в 2007 году. Рынок и используйте свой предоплаченный счет, чтобы «покупать» количество и тип свежих продуктов, которые они хотят. 0013 Илистый суглинок Тайлер (TyA). Этот конкретный тип почвы считается несколько плохо дренированным, с уровнем грунтовых вод всего 6-12 дюймов и потенциалом стока, хотя наводнения и затопления считаются редкостью. Обычно перед переходом в красную глину остается от 6 до 8 дюймов верхнего слоя почвы. Глубина до фрагипана (ограничительного элемента) составляет около 18-32 дюймов, а среднегодовое количество осадков 36-54 дюйма. Ферма Five Elements находится в зоне устойчивости растений 5B с приблизительным сроком безморозного периода 15 мая. Участок расположен на южном склоне с уклоном около 3%.

Карта обследования почвы для фермы Five Elements, Уортингтон, Пенсильвания, 16262. Участок обведен красным.

История участка

Участок черники был пастбищем примерно до середины 2000-х годов. Джо приобрел участок в 2007 году, когда он традиционно выращивал стерню кукурузы предыдущего сезона и два года до этого находился в традиционном севообороте кукуруза/соя. С 2007 по 2009 год земля оставалась под паром, и на большинстве участков пастбища снова заросли травами и сорняками. В 2011 году на проектируемом участке был небольшой смешанный огород. С тех пор он не использовался и вернулся в траву, которую регулярно косили, а остатки оставляли разлагаться.

Участок черники до подготовки, июль 2015 г.

Описание участка

Участок черники расположен на очерченном ниже поле. Размер поля составляет 140 на 90 футов, или примерно треть акра.

Подготовка участка

Апрель 2015 г. Анализ почвы

Образец почвы был отобран 8 мая 2015 г. Анализ плодородия был проведен Penn State Ag Analytical lab. Каждый образец был проанализирован на рН воды, потребность в буферной извести Мелиха, а также на фосфор, калий, магний и кальций с помощью теста Мелиха 3 (ICP). Анализ здоровья почвы был проведен Лабораторией здоровья почвы Корнелла, включая органическое вещество, текстуру почвы, активный уголь, стабильность влажного заполнителя, доступную влагоемкость, интерпретацию поверхностной и подповерхностной твердости и здоровье корней. Тестирование на нематоды проводилось компанией Virginia Extension.

Июнь 2015 г. Корректировка pH почвы

Чтобы подготовить почву к внесению изменений, Джо Чизел дважды вспахивал и обрабатывал почвообрабатывающую культивацию в течение нескольких недель. Лучшие почвы для черники — влажные, пористые и кислые с рН от 4,5 до 5,0. Более высокий pH может привести к недоступности некоторых питательных веществ, в первую очередь железа. Добавление серы обычно необходимо для снижения pH.

Уровень pH на участке черники Five Elements был 5,8. Чтобы снизить рН, Джо применил 1280 фунтов серы/A последняя неделя мая 2015 г.

июнь 2015 г. Плодородие почвы

Первая неделя июня 2015 г. Джо наносил с помощью вращающегося разбрасывателя и вносил органическую добавку 5-4-5 и сульфат калия (0-0-50), который можно было приобрести в компании Ohio Earth Food. Он хотел бы получать питательные вещества и органические вещества из компоста, но местный органический источник был недоступен. Он также применил 1140 фунтов/а английской соли для увеличения Mg 9.0014 .

Важно сравнить несколько поправок, чтобы убедиться, что вы найдете экономичную и доступную альтернативу. См. примеры расчетов ниже.

Расчет фертильности выборки

Вариант A Vita Pro + калий сульфат = 713 долл. США/

Вариант B Компост

9004 Опционной) Опции). + (0-20-0) + Хлопковая мука (6-2-1) = 461 долл./A
Эта опция предоставила недостаточно азота для Судана.

***примечание: семена хлопка также содержат 8 фунтов фосфора и 4 фунта калия считается умеренным. Хотя это и не оптимально, это не считается ограничением.
Июль 2015 Нематоды и управление здоровьем почвы
Тест на нематоды Five Elements показал присутствие Xiphinema (Dagger), Helicotylenchus (Spiral) и Meloidogyne (Root-Knot). Было указано, что кинжальная нематода вызывает озабоченность и что целесообразны меры по борьбе с ней. Кинжальная нематода обладает способностью переносить болезни и заражать растения, питаясь корнями.
Участок был вспахан и 17 июля был посеян покровная культура Суданграсс (сорт Пионер 877F). Помимо биофумигационных свойств, Sudex был выбран в качестве покровной культуры из-за его способности быстро расти и обеспечивать большое количество биомассы, чтобы конкурировать с сорняками и дерном на участке.
Суданская трава была скошена 10 сентября. До скашивания суданская трава была 6 футов высотой и биомассой 4897 фунтов. сухое вещество/А. Суданскую траву заделывали сразу же после скашивания культиватором, оставляя между скашиванием и заделкой не более двадцати минут.

Скос покровной культуры Судана, сентябрь 2015 г.
Было установлено, что, поскольку посев Судана в этом сезоне был произведен позже, чем планировалось, дополнительная озимая покровная культура с биофумигационными свойствами может помочь в решении проблемы нематод до посадка весной. После двухнедельного разложения инкорпорированного судана Dwarf Essex Rapeseed разбрасывался с фактической нормой 30 фунтов/га (немного тяжеловато по сравнению с целевым уровнем 8-10 фунтов/га). Идеально сеять около 15 сентября в Пенсильвании или немного позже в более холодных районах штата, чтобы убедиться, что семена рапса находятся в стадии розеток перед зимой, чтобы избежать вымерзания и иметь хороший весенний рост.
Бюджетирование
Пожалуйста, ознакомьтесь с Руководством по выращиванию среднеатлантических ягод для коммерческих производителей или статьей о производстве голубики Highbush на веб-сайте Penn State Extension.
Этот проект поддерживается Инициативой исследований в области сельского хозяйства и пищевых продуктов Национального института продовольствия и сельского хозяйства, грант № 2015-70017-22852.
Управление 5 элементами на ферме – Новости Матери-Земли
Хотя многое можно сказать о хорошо изученных книгах, отлаженных идеологиях и гуру, некоторые из наиболее важных уроков, которые я усвоил о выращивании продуктов питания и разведении скота пришли из ошибок, наблюдений и моего постоянно развивающегося отношения к живым системам. С таким количеством авторов, активистов и земледельцев, рекламирующих свой собственный (иногда догматический) подход к выращиванию продуктов питания как решению всех кризисов в нашем меняющемся климате, я не могу не думать: «Да, побольше всего этого, пожалуйста. ”
Независимо от того, выращиваете ли вы домашний скот в пастбищных экосистемах, выращиваете сельскохозяйственные культуры с использованием принципов нулевой обработки почвы, оптимизируете органическое производство для экономической жизнеспособности или высаживаете сложные сады с динамичными биологическими взаимосвязями, все это необходимо, необходимо и зависит от вашего собственного взгляда на вещи. является абсолютным воплощением сотворчества со Вселенной.
Как женщина, работающая в сельском хозяйстве, я была вынуждена столкнуться с бесконечными подозрениями в том, что мой собственный выбор в отношении определенного ландшафта неверен или ошибочен. В эту новую эпоху интернет-троллинга меня снова и снова побуждали искать выдающиеся теории о мужчинах, обычно белых (всегда?), мертвых и живых, содержащие все ответы на абсолютно правильные методы получения пищи. с земли. Я проглотил все свои инстинктивные реакции на то, что различные голоса в этой области загоняют в тупик, и сделал все возможное, чтобы моя работа говорила сама за себя.
Я решил, что мне нравится думать о себе не столько как об эксперте, практикующем или проводнике, сколько как о поэте. Так безопаснее на этих интернет-улицах, и это помогает мне избежать неприятностей. Я всего лишь человек, взаимодействующий здесь с землей, буквально каждый день изучающий что-то новое. Мой успех исходит не от набора правил, которым я стал следовать, а скорее от стремления к адаптации, к близости с моими природными пространствами, а также от глубокого любопытства и благоговения, которые настраивают меня на поток моего ландшафта. . Не всегда рифмует, но иногда, господи, поет.
Для тех, кто только начинает свой путь знакомства с землей, на которой он собирается выращивать, я предлагаю уделить некоторое время подходу с широким объективом. Многие книги углубляются в конкретные детали, которые принесли успех автору, и это очень важное вдохновение. Это может дать вам дополнительные инструменты для достижения ваших собственных целей с землей и может даже стать чем-то, над чем вы поработаете и улучшите свою собственную деятельность. Чего книга не может дать, так это ощущения места. Знакомство с экологическим резонансом вашего собственного маленького кусочка рая — это сложное путешествие, которое вы должны пройти самостоятельно.
То, что без проблем работает на одной операции, размещенной в пределах одного экотипа, может не так идеально вписываться в минеральные, биологические и метеорологические условия, с которыми вы работаете. Хорошая новость заключается в том, что благодаря наблюдению и настойчивой настройке вы можете использовать вдохновение, полученное от других производителей, в качестве отправной точки для того, как вы можете адаптировать свою собственную работу, чтобы синхронизировать ее с тем, что уже происходит на вашей земле. Ниже я хотел бы вывести нас полностью — за пределы полей и в максимально возможную картину — и поговорить о 5 элементах. Эти силы присутствуют не только в общей картине, они неустанно работают в каждом уголке вашей фермы или сада, и их формирующая динамика, когда она сбалансирована, может обеспечить долгосрочную продуктивность и плодородие ландшафта.
Я знаю, что стихии привносят в ваш разум много разных идей в зависимости от вашего собственного опыта. Некоторые из вас думают об аюрведе или китайской медицине, в то время как другие до сих пор в восторге от какого-нибудь Аватара, последнего мага стихии. Хотя все эти версии элементов немного отличаются, концепция одна и та же. Существуют архетипические ритмы и сигнатуры, которые облегчают динамическое взаимодействие жизни на Земле, и каждый из них вносит что-то важное в наш живой мир. Ниже я назову их и дам краткий обзор того, как вы можете начать наблюдать за ними в своей собственной работе, в надежде вдохновить на разработку систем, которые гармонируют с их более предсказуемыми ритмами.
Вода
Вода – это жизнь, и лучше не забывать об этом. Теперь, занимаясь сельским хозяйством в Вермонте, легче, чем когда-либо, воспринимать этот самый редкий и драгоценный живой минерал как должное. Мне достаточно вспомнить жаркую засуху, которая сделала мои сады в Южной и Центральной Джорджии невероятно уязвимыми, или заглянуть в любой выпуск новостей о нынешнем штате Калифорния, чтобы напомнить, насколько важна эта жизненная сила на самом деле. Как и все элементы, когда он гармонизирован в системе, он может обеспечить долголетие даже во время стресса. Когда он несбалансирован, он может затопить, разрушить и опустошить. При работе с этим элементом вы должны позволить своим мыслям течь.
Если вы работаете в районе, где его недостаточно, вы должны наблюдать, откуда и когда он поступает (сезонные дожди, потоотделение, утренняя роса и т. д.). Вы должны настроить способы его улавливания, замедляя его и увеличивая площадь поверхности, которой он касается, прежде чем опуститься в грунтовые воды. По мере того, как вода исчезает из обожженного солнцем ландшафта, это может уменьшить доступ растений к питательным веществам, что может привести к плохим урожаям и нездоровому поголовью. Увеличение количества органического вещества в грядках помогает создать биологическую губку, которая может удерживать воду, даже если она становится менее доступной из-за отсутствия дождя.
Когда вы работаете в местности, где их много, вы должны думать о том, как они перемещаются. Как она проходит через недвижимость? Что он собирает и хранит? Куда он хочет попасть и как его туда доставить с наименьшим нарушением ваших собственных целей на суше? Слишком много воды в пространстве для выращивания может привести к чрезмерно пышным условиям; клетки растений и животных могут набухать, что делает их более восприимчивыми к грибкам и болезням. Чрезмерный полив в саду может аналогичным образом ослабить растения и способствовать неглубокому росту корней, ограничивая основные отношения растения с организмами, добывающими микроэлементы, которые растения ищут из недр.
Как в области недостатка, так и в области избытка важно думать о том, что попадает в воду. Вода, участвующая в химических жизненных процессах, склонна захватывать растворимые вещества и уносить их вниз по течению. Какие потенциально растворимые материалы входят или выходят из вашей системы через воду? Какие элементы восстановительного ландшафта (болотные угодья, прибрежные буферы, местные насаждения) вы можете добавить к своей собственности, чтобы уменьшить эти загрязняющие вещества? Видеть здоровых лягушек в стоячей воде и макробеспозвоночных в ручьях и реках — хороший признак того, что ваша деятельность способствует хорошему водному здоровью, а не ухудшает его.
Воздух
Важность управления воздушной стихией на участке наиболее очевидна в ситуациях, когда сильный ветер опрокидывает загоны для скота, заносит кукурузу или покровные культуры, а также разрушает высокие туннели и теплицы. Воздушный поток становится все более интенсивным во время штормов, и создание соответствующих буферов вокруг возделываемых полей, теплиц, а также на пастбищах и вокруг них может предотвратить серьезный ущерб дорогостоящей инфраструктуре и устранить постоянный стресс для ценных животных. Деревья с их листьями, иголками и ветвями способны противостоять сильным ветрам и превращать их в водовороты, которые гораздо менее разрушительны.
Возможно, несколько менее очевидно, когда воздух застаивается в каком-либо месте и способствует закислению. Мы можем легче увидеть это в ситуациях, связанных с водой, где недостаток воздуха способствует анаэробному распаду материалов и привлекает кислотолюбивую флору и фауну, но этот недостаток воздуха не менее сильно влияет на изменение природы почвы. В почвах, где поток воздуха был подавлен из-за уплотнения, закисление ландшафта становится очевидным в типах растений и мхов, которые растут, а также в недостатке здоровья, достигнутого нашими культурами. Стимулирование биологии почвы за счет внесения каменной муки, водорослей и других минералов и ограничения режимов обработки почвы может побудить почвенные организмы строить обратно в почву драгоценные дыхательные пути, которые поддерживают дыхание и здоровье почвы.
Застоявшийся воздух также может быть проблемой в саду, когда речь идет о густо посаженных культурах в условиях высокой влажности. Если некоторые нежные растения, такие как помидоры, выращивать без надлежащего проветривания в жарких и парных условиях, они могут стать более восприимчивыми к болезням. Точно так же загрязнение воздуха может снизить жизнеспособность вашей сельскохозяйственной системы, забивая устьица и поры, а использование древесных и травянистых многолетников может помочь смягчить некоторые негативные последствия.
Являясь носителем света и газообразных форм всех элементов, воздух и открытость необходимы для того, чтобы растения и животные могли получать надлежащее питание от дающих жизнь лучей солнца и питательных, блуждающих питательных веществ атмосферы.
Огонь
Хотя тепло и свет являются партнерами в творении, важно отметить, что свет часто движется туда, а тепло исходит от него. Огонь является существенным элементом в создании биологических сообществ как в том смысле, что теплота является животворным явлением, так и в равной степени в огненных процессах размножения. Мы видим огонь наиболее явно в его самой основной форме, как горение углеродистых материалов. Таким образом, сжигание является очень очищающим действием и веками использовалось в схемах управления лесами во всем мире. Огонь, как и все 5 элементов, невероятно опасен, когда он несбалансирован, и может мгновенно очищать жизненную силу от больших участков экологических сообществ. Огонь также можно использовать для очистки материалов, таких как углеродные структуры растительных материалов в биоугле, для производства пористого материала с различным зарядом, способного медленно высвобождать питательные вещества и стабилизировать тяжелые металлы в почвах.
Когда дело доходит до управления элементом огня на участке, это может быть как простое управление надлежащим лесным участком для производства буквального огня, который согреет дом или приготовит еду, так и более сложное управление энергиями, которые приводят к образование семян и плодов. Думая об огне как о тепле, мы обращаем особое внимание на раннее цветение плодоносящих многолетников во время угрозы поздних весенних заморозков и невероятное трение, возникающее, когда овечек выталкивают из чрева.
Элемент огня является важным аспектом кинетической энергии ландшафта или способности фермы поддерживать организмы, способные к высокому уровню активности посредством движения. Когда элемент огня на ферме находится в хорошем равновесии, животные всех видов могут получать пропитание от земли и делиться своими значительными дарами. Одним из важнейших преимуществ управления ландшафтом, где взаимодействуют разнообразные мобильные организмы, является правильный баланс соотношения хищников и жертв. Точно так же ферма, которая может поддерживать здоровье и благополучие крупных жвачных животных, таких как коровы, обычно работает на основе глубокого и питательного экологического благополучия, полученного из всех элементов в постоянном движении.
Земля
Когда дело доходит до сельского хозяйства, легче всего определить элемент земли. Углеродные царства формирующей структуры, с которыми мы ежедневно взаимодействуем, буквально укоренены в почве, которую мы часто называем землей. Земля как элемент, безусловно, является серьезной управляющей силой для загадочных почвенных сообществ, но элемент земли присутствует во всем, от червей до птиц, которые их едят. Когда мы управляем нашей фермой для земных энергий, мы внимательно смотрим на то, как строится наша ферма.
Кости и стебли, как растет и растет древесина; все материалы, искусно созданные из неуловимых и окружающих энергий, проникающих в наши ландшафты, сортируются этой динамической энергией. Принятие мягкого шепота космоса и переплетение его в материальную форму — это особенность элемента земли и его мощное взаимодействие с другими элементами.
При дисбалансе этот элемент может сделать наши поля пустынными и безжизненными, неспособными набраться сил, чтобы поднять какие-либо организмы из почвы в атмосферу. Там, где земные энергии слишком велики, сад будет давать лист за листом красивого пышного роста без завязывания плодов и семян. Это чрезмерное изобилие формы и структуры должно быть уравновешено огнем и другими элементами, чтобы земля перешла от простой продуктивности к долгосрочному восстановлению и плодородию.
Эфир
Существует множество определений термина «эфир», и я здесь не для того, чтобы сказать, что я гуру, знающий правильное и правильное значение. Мое понимание эфира может немного отличаться от вашего собственного опыта, и я думаю, что это важная часть нашего времени на этой планете: смотреть на вещи другими глазами. По моему собственному опыту, эфир — это сущность или сигнатура каждого из элементов. Хотя эфир может быть определен и классифицирован сам по себе, он дает голос каждому из элементов и является дирижером их великой оркестровки. Для меня эфир — это не столько сами силы, сколько пространство во времени или сознание, которое оживляет их сущность.
Эти различные сигнатуры или архетипы элементов получают жизнь или активность благодаря сознанию настоящего момента. Точно так же, как наши дела начинаются с мыслей и мечтаний, физическое проявление жизни на наших фермах и в садах должно слиться с силами за пределами физического. Наша реальная сила в работе с эфиром заключается в наблюдении и понимании элементов в наших операциях и обдумывании их. О чем мечтает ферма зимой, пока первые ростки и клубни не вырвутся на свободу из-под земли? Как наше собственное сознание связано с землей, пробуждая то, что может проявиться в наших баках для сбора урожая и на наших рыночных столах?
Наша осознанность в саду может позволить различным эфирам каждого элемента внести баланс в общую картину. Сами элементы, однажды идентифицированные, можно отслеживать через их отношения к измеримым ритмам, таким как времена года, движение космических тел и ритмический танец воды, стимулируемый вращающейся луной.