≡× МЕНЮ

• Интерьер
• Окна
• Стены
• Проекты
• Постройки

Ферма полукруглая из профильной трубы. Расчет и изготовление ферм из профильной трубы. Как рассчитать коробку из стальной трубы

Ферма — это система обычно прямолинейных стержней, которые соединяются между собой узлами. Это геометрически неизменяемая конструкция с шарнирными узлами (рассматриваются как шарнирные в первом приближении, так как жесткость узлов влияет на работу конструкции несущественно).

За счет того, что стержни испытывают только растяжение либо сжатие, материал фермы используется более полно, чем в сплошной балке. Это делает такую систему экономичной по затратам материала, но трудоемки в изготовлении, поэтому при проектировании нужно учитывать, что целесообразность использования ферм растет прямо пропорционально ее пролёту.

Фермы широко используются в промышленно-гражданском строительстве. Их применяют во многих строительных отраслях: покрытие зданий, мосты, опоры под линии электропередач, транспортные эстакады, грузоподъёмные краны и т.д.

Устройство конструкции

Основные элементы ферм — это пояса, из которых состоит контур фермы, а также решетка, состоящая из стоек и раскосов. Эти элементы соединяются в узлах путем примыкания или узловыми фасонками. Расстояние между опорами называется пролётом. Пояса ферм обычно работают на продольные усилия и изгибающие моменты (как и сплошные балки); решетка фермы принимает на себя в основном поперечную силу как и стенка в балке.

По расположению стержней фермы подразделяются на плоские (если все в одной плоскости) и пространственные. Плоские фермы способны воспринимать нагрузку только относительно собственной плоскости. поэтому их необходимо закреплять из своей плоскости с помощью связей или других элементов. Пространственные же фермы создаются, чтобы воспринимать нагрузку в любом направлении, так как создают жесткую пространственную систему.

Классификация по поясам и решеткам

Для разных видов нагрузок применяются различные виды ферм. Их классификаций множество, в зависимости от разных признаков.

Рассмотрим типы по очертанию пояса :

а — сегментные; б — полигональные; в — трапецеидальные; г — с параллельным расположением поясов; д — и — треугольные

Пояса фермы должны соответствовать статической нагрузке и виду нагрузки, которая определяет эпюру изгибающих моментов.

Очертания поясов во многом определяет экономичность фермы. По количеству используемой стали наиболее эффективна сегментная ферма, но она же является самой сложной в изготовлении.

По типу системы решетки фермы бывают :

а — треугольные; б — треугольные с дополнительными стойками; в — раскосные с восходящими раскосами; г — раскосные с нисходящими раскосами; д — шпренгельные; е — крестовые;

ж — перекрестные; з — ромбические; и — полураскосные

Особенности расчета и проектирования трубчатых ферм

Для производства использует сталь, толщиной 1,5 — 5 мм. Профиль может быть круглый или квадратный.

Трубчатый профиль для сжатых стержней наиболее эффективен с точки зрения расхода стали за счет благоприятного распределения материала относительно центра тяжести. При одинаковой площади сечения он имеет наибольший радиус инерции по сравнению с другими видами проката. Это позволяет проектировать стержни наименьшей гибкости и уменьшить расход стали на 20%. Также существенным преимуществом труб считается их обтекаемость. Благодаря этому давление ветра на такие фермы меньше. Трубы легко чистить и красить. все это делает трубчатый профиль выгодным для использования в фермах.

При проектировании ферм нужно стараться центрировать элементы в узлах по осям. Это делается, чтобы избежать дополнительных напряжений. Узловые сопряжения ферм из труб должны обеспечивать герметичное соединение (необходимо предотвратить возникновение коррозии во внутренней полости фермы).

Наиболее рациональными для трубчатых ферм являются бесфасоночные узлы с примыканием стержней решетки прямо к поясам. Выполняются такие узлы с помощью специальной фигурной резки концов, что позволяет минимализировать затрату труда и материала. Центрируют стержни по геометрическим осям. При отсутствии механизма для такой резки сплющивают концы решетки.

Такие узлы допустимы не для всех видов стали (только низкоуглеродистая или другая с высокой пластичностью). Если трубы решетки и поясов одинакового диаметра, то целесообразно соединять их на кольце.

Расчет стропильных ферм в зависимости от угла наклона крыши

Возведение при угле наклона крыши 22-30 градусов

Угол наклона крыши считается оптимальным для двускатной крыши 20-45 градусов, для односкатной 20-30 градусов.

Конструкция покрытий зданий состоит обычно из поставленных рядом стропильных ферм. Если они связаны между собой только прогонами, то система образуется изменяемая и может потерять устойчивость.

Чтобы обеспечить неизменяемость конструкции, проектировщики предусматривают несколько пространственных блоков из соседних ферм, которые скрепляются связями в плоскостях поясов и вертикальными поперечными связями. К таким жестким блокам крепятся другие фермы с помощью горизонтальных элементов, что и обеспечивает устойчивость конструкции.

Для расчета покрытия здания необходимо определиться с углом наклона кровли. Этот параметр зависит от нескольких факторов:

• вид стропильной системы
• кровельный пирог
• обрешетка
• материал кровли

Если угол наклона значительный, то использую фермы треугольного типа. Но они имеют некоторые недостатки. Это сложный опорный узел для которого необходимо шарнирное сопряжение, что делает всю конструкцию менее жесткой в поперечном направлении.

Сбор нагрузок

Обычно нагрузка, действующая на конструкцию, прикладывается в местах узлов, к которым крепятся элементы поперечных конструкций (например, навесной потолок или прогоны кровли). Для каждого вида нагрузки желательно определять усилия в стержнях отдельно. Виды нагрузок для стропильных ферм:

• постоянная (собственная масса конструкции и всей поддерживаемой системы);
• временная (нагрузка от подвесного оборудования, полезная нагрузка);
• кратковременная (атмосферная, включающая снег и ветер);

Для определения постоянной расчетной нагрузки следует сначала найти грузовую площать, с которой она будет собираться.

Формула для определения нагрузки на кровлю:

F = (g + g1/cos a)*b ,

где g — собственная масса фермы и ее связей, горизонтальной проекции, g1 — масса кровли, а — угол наклона верхнего пояса относительно горизонта, b — расстояние между фермами

Исходя из этой формулы, чем больше угол наклона, тем меньше нагрузка, действующая на кровлю. Однако, следует учитывать, что увеличение угла влечет за собой и значительное повышение цены за счет увеличения объёма строительных материалов.

Также при проектировании крыши учитывается регион строительства . Если предполагается значительная ветровая нагрузка, то угол наклона закладывают минимальный и крышу делают односкатной.

Снег — нагрузка временная и загружает ферму только частично. Загружение половины фермы может быть очень невыгодным для средних расковов.

Полная снеговая нагрузка на кровлю рассчитывается по формуле :

Sр – расчетное значение снегового веса на 1 м2 горизонтальной поверхности;

μ – расчетный коэффициент, для учета наклона кровли (согласно СНиПу, равняется единице, если угол наклона меньше 25 градусов и 0.7, если угол от 25 до 60 градусов)

Давление ветра считается значимым только для вертикальных поверхностей и поверхностей, если их угол наклона к горизонту больше 30 градусов (актуально для мачт, башен и крутых стропильных ферм). Ветровая нагрузка как и остальные сводится к узловой.

Определение усилий

При проектирование трубчатых стропильных ферм следует учитывать их повышенную жесткость на изгиб и значительное влияние жесткости соединений в узлах. Поэтому для трубчатых профилей расчет ферм по шарнирной схеме допускается при отношении высоты сечения к длине не более 1/10 для конструкции, которые будут эксплуатироваться при расчетной температуре ниже -40 градусов.

В других случаях необходим расчет на изгибающие моменты в стержнях, возникающие из-за жесткости узлов. При этом можно осевые усилия вычислять по шарнирной схеме, а дополнительные моменты находить приближенно.

Инструкция для расчета стропильной фермы

• определяется расчетная нагрузка (с использованием СНиП «Нагрузки и воздействия»)

• находятся усилия в стержнях фермы (следует определиться с расчетной схемой)

• вычисляется расчетная длина стержня (равняется произведению коэффициента приведения длины (0,8) на расстояние между центрами узлов)

• проверка сжатых стержней на гибкость

• задавшись гибкостью стержней, подобрать сечение по площади

При предварительном подборе для поясов значение гибкости принимается от 60 до 80, для решетки 100-120.

Подводим итоги

При грамотном проектировании стропильной системы можно значительно сократить количество используемого материала и сделать строительство кровли значительно дешевле. Для правильного расчета необходимо знать регион строительства, определиться с типом профиля, исходя из назначения и вида объекта. Применив правильную методику для нахождения расчетных данных, можно достигнуть оптимального соотношения между ценой возведения конструкции и ее эксплуатационными характеристиками.

• Навесы относят к категории наиболее простых сооружений, которые возводят на загородном или дачном участке. Их используют под самые разные цели: в качестве стоянки автомобилей, участка для складирования и множества других вариантов.

  Конструктивно навес крайне прост. Это

  • каркас, основным элементом которого являются фермы для навесов, отвечающие за стабильность и прочность конструкции;
  • покрытие. Его выполняют из шифера, поликарбоната, стекла или профлиста;
  • доборные элементы. Как правило, это элементы украшения, которые располагают внутри сооружения.

  Конструкция довольно проста, к тому же весит она немного, поэтому ее можно собрать своими руками сразу на участке.

  Однако чтобы получить практичный правильный навес, прежде всего нужно обеспечить его прочность и долгую эксплуатацию. Для этого следует знать, как рассчитать ферму для навеса, изготовить самостоятельно и сварить или купить готовые.

  Металлические фермы для навесов

  

  Эта конструкция состоит из двух поясов. Верхний пояс и нижний соединены через раскосы и вертикальные стойки. Она способна противостоять существенным нагрузкам. Одно такое изделие, весящее от 50–100 кг может заменить балки из металла большие по весу в три раза. При правильном расчете металлическая ферма в , швеллеров или не деформируется и не прогибается при воздействии нагрузок.

  Металлический каркас одновременно испытывает несколько нагрузок, поэтому так важно знать, как рассчитать металлическую ферму, чтобы точно найти точки равновесия. Только так конструкция сможет противостоять даже очень высоким воздействиям.

  Как выбрать материал и правильно варить их

  

  Создание и самостоятельная установка навесов возможны при небольших габаритах сооружения. Фермы для навесов в зависимости от конфигурации поясов могут быть изготовлены из профилей или стальных уголков. Для относительно небольших конструкций рекомендуется выбирать профильные трубы.

  Подобное решение имеет ряд преимуществ:

  • Несущая способность профильной трубы напрямую связана с ее толщиной. Чаще всего для сборки каркаса используют материал с квадратом 30-50х30-50 мм в сечении, а для сооружений небольшого размера подойдут трубы и меньшего сечения.
  • Для металлических труб характерна большая прочность и это при этом, что они весят намного меньше, чем цельный брусок из металла.
  • Трубы сгибаются – качество необходимое при создании криволинейных конструкций, например, арочных или купольных.
  • Цена фермы для навесов относительно небольшая, поэтому купить их не составит особого труда.

  На заметку

  Металлический каркас прослужит значительно дольше, если защитить его от коррозии: обработать грунтовкой и покрасить.

  • На такой металлический каркас можно удобно и достаточно просто уложить практически любую обрешетку и кровлю.

  Способы соединения профилей

  Как можно сварить навес

  Среди главных достоинств профильных труб следует отметить безфасоночное соединение. Благодаря такой технологии, ферма для пролетов, не превышающих 30 метров, получается конструктивно простой и обходится относительно недорого. Если ее верхний пояс достаточно жесткий, то кровельный материал можно опереть непосредственно на него.

  Безфасоночное сварное соединение обладает рядом достоинств:

  • существенно снижается масса изделия. Для сравнения отметим, что клепанные конструкции весят на 20%, а болтовые – на 25 % больше.
  • снижает трудозатраты и расходы на изготовление.
  • стоимость сварки небольшая. Более того, процесс можно автоматизировать, если использовать аппараты, которые позволяют бесперебойно подавать сварную проволоку.
  • полученный шов и присоединяемые детали получаются одинаково прочными.

  Из минусов следует отметить необходимость наличия опыта проведения сварочных работ.

  Крепление на болты

  Болтовым соединением профильных труб пользуются не так уж редко. Преимущественно его используют для разборных конструкций.

  К основным преимуществам такого вида соединения относят:

  • Простую сборку;
  • Отсутствие необходимости в дополнительном оборудовании;
  • Возможный демонтаж.

  Но при этом:

  • Увеличивается вес изделия.
  • Потребуются дополнительные крепежные детали.
  • Болтовые соединения менее прочные и надежные, нежели сварные.

  

  Как рассчитать металлическую ферму для навеса из профильной трубы

  

  Возводимые сооружения должны быть достаточно жесткими и прочными, чтобы противостоять различным нагрузкам, поэтому перед их монтажом необходимо выполнить расчет фермы из профильной трубы для навеса и составить чертеж.

  При расчете, как правило, прибегают к помощи специализированных программ с учетом требований СниП («Нагрузки, воздействия», «Стальные конструкции»). Можно рассчитать металлическую ферму онлайн, пользуясь калькулятором расчета навеса из металлопрофиля. При наличии соответствующих инженерных знаний расчет можно провести и собственноручно.

  На заметку

  Если известны главные параметры конструкции, можно поискать подходящий готовый проект, среди выложенных в интернете.

  

  Проектные работы выполняют на основе следующих исходных:

  • Чертеж. От типа крыши: одно- или двускатная, шатровая или арочная, зависит, конфигурация поясов каркаса. Самым простым решением можно считать односкатную ферму из трубы профильной.
  • Размеры конструкции. Чем с большим шагом будут установлены фермы, тем нагрузка, которой они смогут противостоять, будет больше. Важен также угол наклона: чем он больше, тем легче будет сходить снег с кровли. Для расчета понадобятся данные об экстремальных точках ската и их удаленности друг от друга.
  • Размеры элементов кровельного материала. Они играют решающую роль в определении шага ферм для навеса, скажем, . Кстати, это самое популярное покрытие для сооружений, устраиваемых на собственных участках. с легкостью сгибаются, поэтому они подходят для устройства криволинейных покрытий, к примеру, арочных. Все что при этом важно, так это только то, как правильнорассчитать навес из поликарбоната.

  Расчет металлической фермы из профильной трубы для навеса выполняют в определенной последовательности:

  • определяют величину пролета, соответствующую техзаданию;
  • чтобы вычислить высоту конструкции, по представленному чертежу подставляют размеры пролета;
  • производят задание уклона. Соответственно оптимальной форме кровли сооружения определяют контуры поясов.

  На заметку

  Максимально возможный шаг ферм для навеса при использовании профильной трубы равен 175 см.

  Как сделать ферму из поликарбоната

  

  Первым этапом изготовления своими руками ферм из профильной трубы для навеса является составление детального плана, на котором должны быть указаны точные размеры каждого элемента. Кроме этого желательно подготовить дополнительный чертеж конструктивно сложных деталей.

  Как видите, до того, как самому изготовить фермы, необходимо хорошо подготовиться. Отметим еще раз, что в то время как при выборе формы изделия руководствуются эстетическими соображениями, то для определения конструктивного типа и количества составляющих элементов требуется расчетный путь. При проверке на прочность металлической конструкции обязательно нужно учесть также данные об атмосферных нагрузках в данном регионе.

  Дуга считается предельно упрощенной вариацией фермы. Это – одна профилированная труба, имеющая круглое либо квадратное сечение.

  Очевидно, что это не только самое простое решение, оно и обходится дешевле. Тем не менее дуги для навеса из поликарбоната имеют определенные недостатки. В частности это касается их надежности.

  

  арочные навесы фото

  Проанализируем, каким образом распределяется нагрузка в каждом из этих вариантов. Конструкция фермы обеспечивает равномерное распределение нагрузки, то есть сила, воздействующая на опоры, будет направлена, можно сказать, строго вниз. Это значит, что опорные столбы отлично противостоят усилиям на сжатие, то есть могут выдержать дополнительное давление снежного покрова.

  Дуги такой жесткостью не обладают и не способны распределять нагрузку. Чтобы компенсировать такого рода воздействие, они начинают разгибаться. В результате возникает сила, возложенная на опоры в верхней части. Если учесть, что она приложена к центру и направлена горизонтально, то малейшая ошибка в расчете основания столбов, по меньшей мере, вызовет их необратимую деформацию.

  Пример расчета металлической фермы из профильной трубы

  Расчет такого изделия предполагает:

  • определение точной высоты (Н) и длины (L) металлической конструкции. Последняя величина в точности должна соответствовать длине пролета, то есть расстоянию, перекрывающему конструкцию. Что же касается высоты, то она зависит от спроектированного угла и особенностей контура.

  В треугольных металлоконструкциях высота составляет 1/5 или ¼ часть длины, для остальных типов с прямолинейными поясами, к примеру, параллельными или полигональными – 1/8 часть.

  • Угол раскосов решетки колеблется в пределах 35–50°. В среднем он составляет 45°.
  • Важно определить оптимальное расстояние от одного узла до другого. Обычно искомый промежуток совпадает с шириной панели. Для конструкций, длина пролета в которых больше 30 м, необходимо дополнительно рассчитать строительный подъем. В процессе решения задачи можно получить точную нагрузку на металлоконструкцию и подобрать правильные параметры профильных труб.

  

  В качестве примера рассмотрим расчет ферм стандартного односкатного сооружения 4х6 м.

  В конструкции используется профиль 3 на 3 см, стенки которого имеют толщину в 1,2 мм.

  Нижний пояс изделия имеет длину 3,1 м, а верхний – 3,90 м. Между ними устанавливают вертикальные стойки, выполненные из такой же профильной трубы. Самая большая из них имеет высоту 0,60 м. Остальные вырезают по степени убывания. Можно ограничиться тремя стойками, расположив их от начала высокого ската.

  

  Участки, которые образуются при этом, усиливают, установив раскосые перемычки. Последние изготовлены из более тонкого профиля. К примеру, для этих целей подойдет труба сечением 20 на 20 мм. В месте схождения поясов стойки не нужны. На одном изделии можно ограничиться семью раскосами.

  На 6 м длины навеса используют пять подобных конструкций. Их укладывают с шагом в 1,5 м, соединяя дополнительными перемычками поперечного расположения, выполненными из профиля сечением 20 на 20 мм. Их фиксируют к верхнему поясу, расположим с шагом 0,5 м. Панели поликарбоната крепят непосредственно к этим перемычкам.

  Расчет арочной фермы

  

  Изготовление арочных ферм также требует точных расчетов. Это связано с тем, что возложенная на них нагрузка распределится равномерно, только если созданные дугообразные элементы будут иметь идеальную геометрию, то есть правильную форму.

  Рассмотрим подробнее, как создать арочный каркас для навеса с пролетом в 6 м (L). Расстояние между арками примем в 1,05 м. При высоте изделия в 1,5 метра архитектурная конструкция будет смотреться эстетично и сможет противостоять высоким нагрузкам.

  При расчете длины профиля (mн) в нижнем поясе пользуются следующей формулой длины сектора: π R α:180, где значения параметров для данного примера в соответствии с чертежом равны соответственно: R= 410 см, α÷160°.

  

  После подстановки имеем:

  3,14 410 160:180 = 758 (см).

  Узлы конструкции следует расположить на нижнем поясе на расстоянии 0,55 м (с округлением) друг от друга. Положение крайних рассчитывают индивидуально.

  В случаях когда длина пролета меньше 6 м, сваривание сложных металлоконструкций часто заменяют на одинарную либо двойную балку, согнув металлический профиль под заданным радиусом. Хотя при этом необходимости в расчете арочного каркаса нет, однако правильный подбор профилированной трубы по-прежнему остается актуальным. Ведь от ее сечения зависит прочность готовой конструкции.

  Расчет арочной фермы из профильной трубы онлайн

  Как рассчитать длину дуги для навеса под поликарбонат

  Длину дуги арки можно определить по формуле Гюйгенса. На дуге отмечают середину, обозначив ее точкой М, которая находится на перпендикуляре СМ, проведенном к хорде АВ, через ее середину С. Затем нужно измерить хорды АВ и АМ.

  Длина дуги определяется по формуле Гюйгенса: p = 2l x 1/3 x (2l – L), где l – хорда АМ, L – хорда АВ)

  Относительная погрешность формулы равна 0,5%, если дуга АВ содержит 60 град, а при уменьшении угловой меры погрешность значительно падает. Для дуги в 45 град. она составляет всего 0,02%.

Расчёт металлоконструкций стал камнем преткновения для многих строителей. На примере простейших ферм для уличного навеса мы расскажем, как правильно рассчитать нагрузки, а также поделимся простыми способами самостоятельной сборки без использования дорогостоящего оборудования.

Общая методология расчёта

Фермы применяют там, где использовать цельную несущую балку нецелесообразно. Эти конструкции отличаются меньшей пространственной плотностью, при этом сохраняют устойчивость воспринимать воздействия без деформаций благодаря правильному расположению деталей.

Конструкционно ферма состоит из внешнего пояса и заполняющих элементов. Суть работы такой решётки довольно проста: поскольку каждый горизонтальный (условно) элемент не может выдержать полную нагрузку ввиду недостаточно большого сечения, два элемента располагаются на оси главного воздействия (силы тяжести) таким образом, чтобы расстояние между ними обеспечивало достаточно большое сечение поперечного среза всей конструкции. Ещё проще можно объяснить так: с точки зрения восприятия нагрузок ферму рассматривают так, будто она выполнена из цельного материала, при этом заполнение обеспечивает достаточную прочность, исходя лишь из расчётного приложенного веса.

Конструкция фермы из профильной трубы: 1 — нижний пояс; 2 — раскосы; 3 — стойки; 4 — боковой пояс; 5 — верхний пояс

Такой подход крайне прост и зачастую его с лихвой хватает для сооружения простых металлоконструкций, однако материалоёмкость при грубом расчёте получается крайне высокой. Более подробное рассмотрение действующих воздействий помогает снизить расход металла в 2 и более раз, такой подход и будет наиболее полезным для нашей задачи — сконструировать лёгкую и достаточно жёсткую ферму, а потом собрать её.

Основные профили ферм для навеса: 1 — трапециевидный; 2 — с параллельными поясами; 3 — треугольный; 4 — арочный

Начать следует с определения общей конфигурации фермы. Обычно она имеет треугольный или трапециевидный профиль. Нижний элемент пояса располагают преимущественно горизонтально, верхний — под наклоном, обеспечивающим правильный уклон кровельной системы . Сечение и прочность элементов пояса при этом следует выбирать близкими к таким, чтобы конструкция могла поддерживать свой собственный вес при имеющейся системе опоры. Далее производится добавление вертикальных перемычек и косых связей в произвольном количестве. Конструкцию нужно отобразить на эскизе для визуализации механики взаимодействия, указав реальные размеры всех элементов. Далее в дело вступает её величество Физика.

Определение сочетанных воздействий и реакции опоры

Из раздела статики школьного курса механики мы возьмём два ключевых уравнения: равновесия сил и моментов. Их мы будем применять, чтобы вычислить реакцию опор, на которые положена балка. Для простоты вычислений опоры будем считать шарнирными, то есть не имеющими жёстких связей (заделки) в точке касания с балкой.

Пример металлической фермы: 1 — ферма; 2 — балки обрешётки; 3 — кровельное покрытие

На эскизе нужно предварительно отметить шаг обрешётки системы кровли, ведь именно в этих местах должны находиться точки сосредоточения приложенной нагрузки. Обычно именно в точках приложения нагрузки и размещаются узлы схождения раскосов, так проще выполнить расчёт нагрузки. Зная общий вес кровли и число ферм в навесе, нетрудно вычислить нагрузку на одну ферму, а фактор равномерности покрытия определит, равны ли будут приложенные силы в точках сосредоточения, или же они будут отличаться. Последнее, к слову, возможно, если в определённой части навеса один материал покрытия сменяется другим, имеется проходной трап или, например, зона с неравномерно распределённой снеговой нагрузкой. Также воздействие на разные точки фермы будет неравномерным, если её верхняя балка имеет скругление, в этом случае точки приложения силы нужно соединить отрезками и рассматривать дугу как ломанную линию.

Когда все действующие усилия проставлены на эскизе фермы, приступаем к вычислению реакции опоры. Относительно каждой из них ферму можно представить не иначе как рычаг с соответствующей суммой воздействий на него. Чтобы вычислить момент силы в точке опоры, нужно умножить нагрузку на каждую точку в килограммах на длину плеча приложения этой нагрузки в метрах. Первое уравнение гласит, что сумма воздействий в каждой точке и равняется реакции опоры:

• 200 · 1,5 + 200 · 3 + 200 · 4,5 + 100 · 6 = R 2 · 6 — уравнение равновесия моментов относительно узла а , где 6 м — длина плеча)
• R 2 = (200 · 1,5 + 200 · 3 + 200 · 4,5 + 100 · 6) / 6 = 400 кг

Второе уравнение определяет равновесность: сумма реакций двух опор будет в точности равна приложенному весу, то есть зная реакцию одной опоры, можно легко найти значение для другой:

• R 1 + R 2 = 100 + 200 + 200 + 200 + 100
• R1 = 800 - 400 = 400 кг

Но не ошибитесь: здесь также действует правило рычага, поэтому если ферма имеет существенный вынос за одну из опор, то и нагрузка в этом месте будет выше пропорционально разнице расстояний от центра масс до опор.

Дифференциальный расчёт усилий

Переходим от общего к частному: теперь необходимо установить количественное значение усилий, действующих на каждый элемент фермы. Для этого перечисляем каждый отрезок пояса и заполняющие вставки списком, затем каждый из них рассматриваем как сбалансированную плоскую систему.

Для удобства вычислений каждый соединительный узел фермы можно представить в виде векторной диаграммы, где векторы воздействий пролегают по продольным осям элементов. Всё, что нужно для вычислений — знать длину сходящихся в узле отрезков и углы между ними.

Начинать нужно с того узла, для которого в ходе вычисления реакции опоры было установлено максимально возможное число известных величин. Начнём с крайнего вертикального элемента: уравнение равновесия для него гласит, что сумма векторов сходящихся нагрузок равна нулю, соответственно, противодействие силе тяжести, действующей по вертикальной оси, эквивалентно реакции опоры, равной по величине, но противоположной по знаку. Отметим, что полученное значение — лишь часть общей реакции опоры, действующая для данного узла, остальная нагрузка придётся на горизонтальные части пояса.

Узел b

• -100 + S 1 = 0
• S 1 = 100 кг

Далее перейдём к крайнему нижнему угловому узлу, в котором сходятся вертикальный и горизонтальный сегменты пояса, а также наклонный раскос. Сила, действующая на вертикальный отрезок, вычислена в предыдущем пункте — это давящий вес и реакция опоры. Сила, действующая на наклонный элемент, вычисляется по проекции оси этого элемента на вертикальную ось: из реакции опоры вычитаем действие силы тяжести, затем «чистый» результат делим на sin угла, под которым раскос наклонён к горизонтали. Нагрузка на горизонтальный элемент находится также путём проекции, но уже на горизонтальную ось. Только что полученную нагрузку на наклонный элемент мы умножаем на cos угла наклона раскоса и получаем значение воздействия на крайний горизонтальный сегмент пояса.

Узел a

• -100 + 400 - sin(33,69) · S 3 = 0 — уравнение равновесия на ось у
• S 3 = 300 / sin(33,69) = 540,83 кг — стержень 3 сжат
• -S 3 · cos(33,69) + S 4 = 0 — уравнение равновесия на ось х
• S 4 = 540,83 · cos(33,69) = 450 кг — стержень 4 растянут

Таким образом, последовательно переходя от узла к узлу, необходимо вычислить действующие в каждом из них силы. Обратите внимание, что встречно направленные векторы воздействий сжимают стержень и наоборот — растягивают его, если направлены противоположно друг от друга.

Определение сечения элементов

Когда для фермы известны все действующие нагрузки, пора определяться с сечением элементов. Оно не обязательно должно быть равным для всех деталей: пояс традиционно выполняют из проката более крупного сечения, чем детали заполнения. Так обеспечивается запас надёжности конструкции.

где: F тр — площадь поперечного сечения растянутой детали; N — усилие от расчётных нагрузок; R y γ с

Если с разрывающими нагрузками для стальных деталей всё относительно просто, то расчёт сжатых стержней производится не на прочность, а на устойчивость, так как итоговый результат количественно меньше и, соответственно, считается критическим значением. Рассчитать можно на онлайн-калькуляторе, а можно и вручную, предварительно определив коэффициент приведения длины, определяющий, на какой части общей протяжённости стержень способен изгибаться. Этот коэффициент зависит от метода крепления краёв стержня: для торцевой сварки это единица, а при наличии «идеально» жёстких косынок может приближаться к 0,5.

где: F тр — площадь поперечного сечения сжатой детали; N — усилие от расчётных нагрузок; φ — коэффициент продольного изгиба сжатых элементов (определяется по таблице); R y — расчётное сопротивление материала; γ с — коэффициент условий работы.

Также нужно знать минимальный радиус инерции, определяемый как квадратный корень из частного от деления осевого момента инерции на площадь сечения. Осевой момент определяется формой и симметрией сечения, лучше взять это значение из таблицы.

где: i x — радиус инерции сечения; J x — осевой момент инерции; F тр — площадь сечения.

Таким образом, если разделить длину (с учётом коэффициента приведения) на минимальный радиус инерции, можно получить количественное значение гибкости. Для устойчивого стержня соблюдается условие, что частное от деления нагрузки на площадь поперечного сечения не должно быть меньше произведения допустимой сжимающей нагрузки на коэффициент продольного изгиба, который определяется значением гибкости конкретного стержня и материалом его изготовления.

где: l x — расчётная длина в плоскости фермы; i x — минимальный радиус инерции сечения по оси x; l y — расчётная длина из плоскости фермы; i y — минимальный радиус инерции сечения по оси y.

Обратите внимание, что именно в расчёте сжатого стержня на устойчивость отображена вся суть работы фермы. При недостаточном сечении элемента, не позволяющем обеспечить его устойчивость, мы вправе добавить более тонкие связи, изменив систему крепления. Это усложняет конфигурацию фермы, но позволяет добиться большей устойчивости при меньшем весе.

Изготовление деталей для фермы

Точность сборки фермы крайне важна, ведь все расчёты мы проводили методом векторных диаграмм, а вектор, как известно, может быть только абсолютно прямым. Поэтому малейшие напряжения, возникающие вследствие искривлений из-за неправильной подгонки элементов, сделают ферму крайне неустойчивой.

Сначала нужно определиться с размерами деталей внешнего пояса. Если с нижней балкой всё достаточно просто, то для нахождения длины верхней можно воспользоваться либо теоремой Пифагора, либо тригонометрическим соотношением сторон и углов. Последнее предпочтительно при работе с такими материалами, как угловая сталь и профильная труба. Если угол ската фермы известен, его можно вносить как поправку при подрезке краёв деталей. Прямые углы пояса соединяются подрезкой под 45°, наклонные — путём добавления к 45° угла наклона с одной стороны стыка и вычитанием его же с другой.

Детали заполнения вырезают по аналогии с элементами пояса. Основная загвоздка в том, что ферма — изделие строго унифицированное, а потому для её изготовления потребуется точная деталировка. Как и при расчёте воздействий, каждый элемент нужно рассматривать индивидуально, определяя углы схождения и, соответственно, углы подреза краёв.

Довольно часто фермы изготавливают радиусными. Такие конструкции имеют более сложную методику расчёта, но большую конструкционную прочность, обусловленную более равномерным восприятием нагрузок. Изготавливать скругленными элементы заполнения смысла нет, а вот для деталей пояса это вполне применимо. Обычно арочные фермы состоят из нескольких сегментов, которые соединяются в местах схождения заполняющих раскосов, что нужно учитывать при проектировании.

Сборка на метизах или сваривание?

В заключение было бы неплохо обозначить практическую разницу между способами сборки фермы свариванием и с помощью разъёмных соединений. Начать следует с того, что сверление в теле элемента отверстий под болты или заклёпки практически не влияет на его гибкость, а потому на практике не учитывается.

Когда речь зашла о способе скрепления элементов фермы, мы установили, что при наличии косынок длина участка стержня, способного изгибаться, существенно сокращается, за счёт чего можно уменьшить его сечение. В этом преимущество сборки фермы на косынках, которые крепятся сбоку к элементам фермы. В таком случае особой разницы в методе сборки нет: длины сварочных швов будет с гарантией достаточно, чтобы выдержать сосредоточенные напряжения в узлах.

Если же сборка фермы производится стыкованием элементов без косынок, здесь нужны особые навыки. Прочность всей фермы определяется наименее прочным её узлом, а потому брак в сваривании хотя бы одного из элементов может привести к разрушению всей конструкции. При недостаточном навыке ведения сварочных работ рекомендуется провести сборку на болтах или заклёпках с использованием хомутов, угловых кронштейнов или накладных пластин. При этом крепление каждого элемента к узлу должно осуществляться не менее чем в двух точках.

Применив профильную трубу для монтажа ферм, можно создавать конструкции, рассчитанные на высокие нагрузки. Легкие металлоконструкции подходят для возведения сооружений, обустройства каркасов под дымоходы, монтажа опор для кровли и козырьков. Вид и габариты ферм определяют в зависимости от специфики использования, будь то домашнее хозяйство или промышленная сфера. Важно грамотно выполнить расчет фермы из профильной трубы, иначе конструкция может не выдержать эксплуатационные нагрузки.

Навес из арочных ферм

Металлические фермы из трубопроката отличаются трудоемкостью в монтаже, но они экономичнее и легче конструкций из сплошных балок. Профилированная труба, которую изготавливают из круглой путем горячей или холодной обработки, в поперечном разрезе имеет вид прямоугольника, квадрата, многогранника, овала, полуовала или плоскоовальную форму. Удобнее всего монтировать фермы из квадратных труб.

Ферма – это металлоконструкция, в состав которой входит верхний и нижний пояс, а также решетка между ними. К элементам решетки относятся :

• стойка – располагается перпендикулярно к оси;
• раскос (подкос) – устанавливается под наклоном к оси;
• шпренгель (вспомогательный подкос).

Конструктивные элементы металлической фермы

Фермы в первую очередь предназначены для перекрытия пролетов. За счет ребер жесткости они не деформируются даже при использовании длинных конструкций на сооружениях с большими пролетами.

Изготовление металлических ферм производится на земле или в производственных условиях. Элементы из профильных труб обычно скрепляются между собой при помощи сварочного аппарата или клепок, могут использоваться косынки, парные материалы. Чтобы смонтировать каркас навеса, козырька, крыши капитальной постройки, готовые фермы поднимают и крепят к верхней обвязке согласно разметке.

Для перекрытия пролетов применяются различные варианты ферм из металла. Конструкция может быть :

Треугольные фермы, изготовленные из профильной трубы, используются как стропила, в том числе для монтажа простого односкатного навеса. Металлоконструкции в виде арок пользуются популярностью благодаря эстетичности внешнего вида. Но арочные конструкции требуют максимально точных расчетов, поскольку нагрузка на профиль должна распределяться равномерно.

Треугольная ферма для односкатной конструкции

Особенности конструкций

Выбор конструкции ферм навесов из профильной трубы, козырьков, стропильных систем под кровлей зависит от расчетных эксплуатационных нагрузок. По количеству поясов различаются :

• опоры, составные части которой формируют одну плоскость;
• подвесные конструкции, в состав которых входит верхний и нижний пояс.

В строительстве можно использовать фермы с различным контуром :

• с параллельным поясом (самый простой и экономичный вариант, собирается из идентичных элементов);
• односкатные треугольные (каждый опорный узел характеризуется повышенной жесткостью, за счет чего конструкция выдерживает серьезные внешние нагрузки, материалоемкость ферм небольшая);
• полигональные (выдерживают нагрузки от тяжелого настила, но сложны в монтаже);
• трапецеидальные (схожи по характеристикам с полигональными фермами, но этот вариант более простой по конструкции);
• двухскатные треугольные (применяются для устройства крыши с крутыми скатами, характеризуются большой материалоемкостью, при монтаже много отходов);
• сегментные (подходят для сооружений со светопрозрачной кровлей из поликарбоната, монтаж усложнен из-за необходимости изготавливать дугообразные элементы с идеальной геометрией для равномерного распределения нагрузок).

Очертания поясов ферм

В соответствии с величиной угла наклона типовые фермы подразделяют на следующие виды :

Основы расчета

Перед тем как рассчитать ферму, необходимо подобрать подходящую конфигурацию крыши, учитывая габариты сооружения, оптимальное количество и угол наклона скатов. Также следует определить, какой контур поясов подойдет для выбранного варианта крыши – при этом принимаются во внимание все эксплуатационные нагрузки на кровлю, включая осадки, ветровую нагрузку, вес людей, производящих работы по обустройству и обслуживанию навеса из профильной трубы или кровли, монтажу и ремонту оборудования на крыше.

Чтобы выполнить расчет фермы из профильной трубы, необходимо определить длину и высоту металлоконструкции. Длина соответствует расстоянию, которое должна перекрывать конструкция, при этом высота зависит от запроектированного угла наклона ската и выбранного контура металлоконструкции.

Расчет навеса в итоге сводится к тому, чтобы определить оптимальные промежутки между узлами фермы. Для этого требуется рассчитать нагрузку на металлоконструкцию, выполнить расчет профильной трубы.

Неправильно рассчитанные каркасы кровли несут угрозу для жизни и здоровья людей, поскольку тонкие или недостаточно жесткие металлоконструкции могут не выдержать нагрузок и разрушиться. Поэтому рекомендуется доверить расчет металлической фермы профессионалам, знакомым со специализированными программами .

Если принято решение выполнить вычисления самостоятельно, необходимо воспользоваться справочными данными, в том числе о сопротивлении трубы на изгиб, руководствоваться СНиП. Правильно рассчитать конструкцию без соответствующих знаний сложно, поэтому рекомендуется найти пример расчета типовой фермы нужной конфигурации и подставить в формулу необходимые значения .

На этапе проектирования составляется чертеж фермы из профильной трубы. Подготовленные чертежи с указанием размеров всех элементов упростят и ускорят изготовление металлоконструкций.

Чертеж с размерами элементов

Рассчитываем ферму из стальной профильной трубы

1. Определяется размер пролета постройки, который требуется перекрыть, выбирается форма крыши и оптимальный угол наклона ската (или скатов).
2. Подбираются подходящие контуры поясов металлоконструкции с учетом назначения постройки, формы и размеров крыши, угла наклона, предполагаемых нагрузок.
3. Рассчитав приблизительные габариты фермы, следует определить, можно ли изготовить металлоконструкции в заводских условиях и доставить их на объект автотранспортом, или сварка ферм из профильной трубы будет выполнена непосредственно на стройплощадке по причине большой длины и высоты конструкций.
4. Далее требуется рассчитать габариты панелей, основываясь на показателях нагрузок при эксплуатации кровли – постоянных и периодических.
5. Чтобы определить оптимальную высоту конструкции в середине пролета (Н), используют следующие формулы, где L – длина фермы:
   • для параллельных, полигональных и трапецеидальных поясов: Н=1/8×L, при этом уклон верхнего пояса доложен составлять приблизительно 1/8×L или 1/12×L;
   • для металлоконструкций треугольной формы: Н=1/4×L либо Н=1/5×L.
6. Угол установки раскосов решетки составляет от 35° до 50°, рекомендуемое значение 45°.
7. На следующем этапе следует определить расстояние между узлами (обычно оно соответствует ширине панели). Если длина пролета превышает 36 метров, требуется вычисление строительного подъема – обратно погашаемого изгиба, который воздействует на металлоконструкцию при нагрузках.
8. На основании измерений и вычислений готовится схема, согласно которой будет вестись изготовление ферм из профильной трубы.

Изготовление конструкции из профильной трубы Чтобы обеспечить необходимую точность расчетов, используйте строительный калькулятор – подходящую специальную программу. Так вы сможете сопоставить свои и программные расчеты для того, чтобы не допустить большого несоответствия в размерах!

Арочные конструкции: пример расчета

Чтобы сварить ферму для навеса в виде арки, применяя профильную трубу, необходимо правильно рассчитать конструкцию. Рассмотрим принципы расчета на примере предполагаемого сооружения с пролетом между опорными конструкциями (L) 6 метров, шагом между арками 1,05 метра, высотой фермы 1,5 метра – такая арочная ферма выглядит эстетично и способна выдержать высокие нагрузки. Длина стрелы нижнего уровня арочной фермы при этом составляет 1,3 метра (f), а радиус окружности в нижнем поясе будет равен 4,1 метра (r). Величина угла между радиусами: а=105.9776°.

Схема с размерами арочного навеса

Для нижнего пояса длину профиля (mн) рассчитывают по формуле:

mн – длина профиля из нижнего пояса;

π – постоянная величина (3,14);

R – радиус окружности;

α – угол между радиусами.

В результате получаем:

Узлы конструкции располагают в участках нижнего пояса с шагом 55,1 см – допускается округлить значение до 55 см, чтобы упростить сборку конструкции, но увеличивать параметр не следует. Расстояния между крайними участками требуется рассчитать индивидуально.

Если длина пролета составляет менее 6 метров, вместо сварки сложных металлоконструкций можно воспользоваться одинарной или двойной балкой, выполнив сгиб металлического элемента под выбранным радиусом. В этом случае расчет арочных ферм не требуется, но важно правильно подобрать сечение материала, чтобы конструкция выдерживала нагрузки.

Профильная труба для монтажа ферм: требования к расчету

Чтобы готовые конструкции перекрытий, в первую очередь крупногабаритные, выдерживали проверку на прочность на протяжении всего срока эксплуатации, трубопрокат для изготовления ферм подбирается на основании:

• СНиП 07-85 (взаимодействие снеговой нагрузки и веса элементов конструкций);
• СНиП П-23-81 (о принципах работы со стальными профилированными трубами);
• ГОСТ 30245 (соответствие сечения профильных труб и толщины стенок).

Данные из указанных источников позволят ознакомиться с видами профильных труб и выбрать оптимальный вариант с учетом конфигурации сечения и толщины стенок элементов, конструктивных особенностей фермы.

Навес для авто из трубопроката

Фермы рекомендуется изготавливать из трубопроката высокого качества, для арочных конструкций желательно выбрать легированную сталь. Чтобы металлоконструкции были устойчивы к коррозии, сплав должен включать большой процент углерода. Металлоконструкции из легированной стали не нуждаются в дополнительной защитной окраске.

Полезные советы по монтажу

Зная, как сделать решетчатую ферму, можно смонтировать надежный каркас под светопрозрачный навес или кровлю. При этом важно учитывать ряд нюансов.

• Самые прочные конструкции монтируются из металлопрофиля с сечением в виде квадрата или прямоугольника за счет наличия двух ребер жесткости.
• Основные компоненты металлоконструкции крепятся между собой с использованием спаренных уголков и прихваток.
• При стыковке деталей каркаса в верхнем поясе требуется использовать двутавровые разносторонние уголки, при этом соединять следует по меньшей стороне.
• Сопряжение частей нижнего пояса крепят с установкой равносторонних уголков.
• Стыкуя основные части металлоконструкций большой длины, применяют накладные пластины.

Важно представлять, как сварить ферму из профильной трубы, если металлоконструкцию требуется собрать непосредственно на строительной площадке. Если нет навыков ведения сварочных работ, рекомендуется пригласить сварщика с профессиональным оборудованием.

Сварка элементов фермы

Стойки металлоконструкции монтируют под прямым углом, раскосы – под наклоном в 45°. На первом этапе нарезаем из профильной трубы элементы в соответствии с размерами, указанными на чертеже. Собираем на земле основную конструкцию, проверяем ее геометрию. Затем варим собранный каркас, используя уголки и накладные пластины, где они требуются.

Обязательно проверяем прочность каждого сварного шва . От их качества и точности расположения элементов зависит прочность и надежность сваренных металлоконструкции, их несущая способность. Готовые фермы поднимают наверх и крепят к обвязке, соблюдая шаг установки согласно проекту.

Фермы из профильной трубы: изготовление, как рассчитать и сварить

Изготовление ферм из профильной трубы. Как правильно рассчитать конструкцию и сварить. Основные виды форм очертания ферм.

Металлическая опорная кровельная конструкция

Ферма представляет собой висячую конструкцию, которая состоит из верхнего и нижнего поясов, раскосов и стоек, входящая в общую стропильную систему крыши дома. Сегодня она может быть изготовлена из различного материала, но все большую популярность начинают приобретать конструкции, изготовленные из металла.

Стропильная ферма может быть изготовлена из различного материала, но все большую популярность начинают приобретать конструкции из металла.

Конструкция металлической кровли выполняется по современной технологии, которая сегодня считается оптимальной для самых различных строений. Каркасные дома из металлических облегченных конструкций устойчивы к различным внешним условиям, они отличаются прочностью и надежностью.

Расчет таких стропильных систем производится при помощи специальных программ, которые учитывают многочисленные факторы, что делает всю конструкцию очень надежной.

Преимущества использования металлических ферм

Фермы из металла раньше применялись везде, где была необходима высокая прочность конструкции, сегодня преимущество использования именно таких конструкций применяется и для частного строительства, а не только при сооружении промышленных предприятий. Сегодня востребованы металлические фермы, которые можно условно разделить на две группы: пространственные и плоские.

Плоские конструкции отличаются тем, что каждый металлический стержень расположен только в одной плоскости. Пространственные конструкции образуют брусья, отлично выдерживающие нагрузки со всех сторон. Это схоже с устройством башенного крана, которая устойчива к довольно сильным, продолжительным нагрузкам при использовании.

Основные элементы металлической 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.

Виды металлических ферм.

Применяемые сегодня фермы из металла могут быть самыми различными, что сильно отличает их от прочих. Они отличаются по форме поясов, пролетов, размерами, схемами изготовления. Так, статические фермы могут быть рамными, балочными, вантовыми, арочными. Балочные в этом случае отличаются более экономным расходом материалов, меньшим весом, чем остальные, они могут применяться для изготовления конструкций, нуждающихся в устойчивости к большим, постоянным нагрузкам. Арочные используются для созданий необычных привлекательных форм кровли, но при их сооружении расход строительных материалов несколько увеличен.

Кроме того, применяются комбинированные схемы, полигональные, сегментированные, треугольные, трапециевидные, с параллельными поясами. Все они отличаются большой прочностью, небольшим весом, устойчивостью. Высокое качество монтажа стропильной системы обеспечивается тем, что любой расчет для подобной конструкции осуществляется при помощи специальных программ.

В качестве материалов для изготовления металлических ферм применяются облегченный металлический оцинкованный профиль (так называемые ЛСТК, то есть легкие стальные тонкостенные конструкции), скрепляемые саморезами и специальными болтами, либо специальные стальные балки, для которых используются сварные соединения.

Особенности расчета металлических конструкций

Рассчитать металлические стропильные фермы – это процедура, которая требует наличия специальных знаний. Обычно такие расчеты выполняются проектировщиками с использованием специальных программ, с учетом многочисленных факторов. Такой расчет и делает металлические конструкции максимально надежными. При расчетах стропильной системы необходимо учитывать такие факторы:

• постоянные нагрузки на крышу (вес кровельного материала и самой стропильной системы);
• дополнительные нагрузки (ветровые, снеговые, вес людей, которые поднимаются на поверхность крыши для осуществления ремонта, и прочее);
• периодические и особые нагрузки (наличие ураганов, сейсмические нагрузки, другие случайные факторы).

Схема снеговой нагрузки на крышу.

Снеговая нагрузка рассчитывается по формуле: N= Q*k

Q – количество осадков на квадратный м в зимний период;

k – коэффициент угла ската.

Стоит брать во внимание и ветровые нагрузки, которые включают в себя данные по максимальной скорости ветра в районе, этажности строения, конструктивным особенностям кровли, ее площади.

Точный расчет металлических ферм может сделать только специалист, не следует пытаться осуществить это самостоятельно!

Типы металлических ферм

1. Универсальные для промышленных зданий: односкатные и двускатные. Пролеты для них унифицированы, они принимаются кратными 3 м, могут быть на 18, 24, 30 метров. Угол наклона раскосов составляет обычно 45-50°, общая форма обеспечивает жесткость конструкции, способность выдержать большие нагрузки.
2. Металлические фермы, имеющие дополнительные шпренгели, используются в беспрогонных конструкциях для крупнопанельных железобетонных плит с шириной в 1,5 м. Это дает возможность на 4-6% уменьшить вес фермы.
3. Треугольные фермы применяются для жилых домов, когда уклон кровли планируется достаточно крутым.

Стропильная металлическая конструкция: монтажные работы

Монтаж стропильных металлических ферм должен осуществляться только профессионалами. Все крепления выполняются только согласно проекту. Это болтовые и сварные крепления (для различных типов материала). Правила монтажа зависят не только от типа конструкции, но и от ее спецификации, при величине пролета более 4,5 м рекомендуется предварительно ставить дополнительные опоры для любого вида ферм.

Выбор покрытия для в зависимости от угла наклона крыши

Все металлические стропила, точнее их вид и конструкция, зависят во многом от угла уклона кровли. Рассмотрим варианты устройства стропильных систем:

1. Уклон в 22-30 градусов. При устройстве кровли с уклоном 22-30° можно использовать такие варианты покрытия, как этернит, железо либо шифер. Фермы при этом делают треугольной формы, высота их должна составлять одну треть от длины пролета. Вес такой фермы будет относительно небольшим, для опор можно использовать наружные стены, которые возводятся на небольшую высоту для чердака. Если длина пролета равна 14-20 м, то каждая половина фермы должна иметь четное число панелей, длина панели должна составлять 1,5-2,5 м. Для указанной длины пролета оптимальное число панелей – восемь;

Для больших строений, где длина пролета составляет от 20 до 35 метров, необходимо использовать так называемые фермы Полонсо, то есть конструкцию из металла, которая состоит из двух треугольных ферм, соединяемых затяжками. Это дает возможность убрать длинные раскосы для серединных панелей, чтобы уменьшить вес. Верхний пояс в этом случае надо разбить на 12-16 панелей длиной для каждой 2-2,75 метров. Расчет для подшивки потолка должен учитывать при этом наличие затяжки в 4-6 панелей, которая крепится в узлах верхнего пояса.

1. Уклон в 15- 22°. При таком уклоне кровли расчет металлических ферм предусматривает высоту конструкции в 1/7 от длины пролета, нижний пояс при этом делается ломаным, что дает возможность снизить вес на 30% в сравнении с обычной треугольной фермой. Длина одного пролета при этом не должна быть больше 20 метров;
2. Уклон от 6 до 15°. Для крыш с небольшим уклоном применяют фермы трапециевидной формы с высотой от 1/7 до 1/9. В том случае когда потолок не подвешивается, можно применять раскосы, выполненные в виде решетки треугольной формы. Стены чердака для монтажа такой системы должны иметь должную высоту либо проектируется крыша, которая имеет переломы у опор. Панели нижнего пояса при этом должны быть равны размеру панелей верхнего пояса. Расчет осуществляется из учета того, что сама длина должна составлять 1,5-2,5 м, ко всем раскосам добавляются стойки. Для того чтобы конструкция не получилась тяжелой, используется решетка.

Использование металла для изготовления стропильных систем – это не такая и новинка. Известны такие конструкции еще с конца 19-ого века, хотя и применялись они крайне редко, в основном для строительства дворцов и храмов. Сегодня металл обрел вторую жизнь, из него делают надежные и очень прочные строения, жилые дома, промышленные объекты.

Расчет таких конструкций должен осуществляться только специалистами, для этого существуют специальные программы. Крепления металлических ферм могут быть различными, так же как материал изготовления: это сварные стальные конструкции, облегченные оцинкованные, которые крепятся при помощи саморезов и болтов. Вид самих ферм и размеры во многом зависят от того, какой уклон кровли будет сделан, какие нагрузки предполагаются.

Стропильная ферма металлическая для крыши

Стропильная ферма металлическая применяется не только в строительстве промышленных зданий, но и частных домов. Она давно зарекомендовала себя в роли надежной кровельной конструкции.

Стропильные фермы металлические: опорная конструкция кровли

Фермы – это элементы конструкций, которые, восприняв нагрузку в пролете, передают ее на опоры. Стропильные фермы металлические имеют вид решетчатой сквозной конструкции, выполненной из прямоугольных стержней, «собранных» друг с другом в узлы. Выбор их конструкции для конкретной крыши определяет расположение чердачного перекрытия, уклон кровли и необходимая длина пролета.

Стропильные фермы металлические в основном изготавливают из стальных профилей, чаще из уголка. Для более тяжелых конструкций профиль имеет тавровое или двутавровое сечение, а для гидротехнических сооружений – круглое, профильная труба. Стальная стропильная ферма широко используется в конструкциях для покрытия и перекрытия зданий, чаще с шириной пролетов больше 24 м.

Конструкция из металла

Прочность и жесткость этих элементов несущей конструкции обеспечивает их форма. Классический вариант металлической фермы состоит из прутьев – два параллельных и еще между ними, сваренные зигзагообразно. Благодаря такой компоновке даже при относительно малом расходе материала сопротивляемость конструкции из металла повышается.

Основные конструктивные элементы:

• пояса, верхний и нижний,образующие контур;
• решетка, собранная из раскосов и стоек.

Узловое соединение элементов выполняют непосредственным примыканием одного к другому. Стержни решетки фиксируют к поясам либо сваркой, либо посредством фасонных элементов. Помимо стропильных могут быть и подстропильные. Их используют как опоры для несущих конструкций и перекрытий, если расстояние между колоннами превышает шаг балок или у колонн неодинаковый шаг.

Виды: по поясам и решеткам

Их классифицируют по геометрии поясов и типу решетки.

По очертанию пояса

• с параллельными поясами – имеют достаточно конструктивных преимуществ. Наибольшая повторяемость деталей, связанная с равными длинами стержней для поясов и решетки, одной и той же схемой узлов, минимальным количеством стыков поясов, позволяет унифицировать конструкции, что дает возможность индустриализации их производства. Они оптимальны для мягких кровель.

• трапецеидальные (односкатные) – в сопряжении с колоннами дает возможность устраивать жесткие узлы рам, повышающих жесткость здания. В середине пролета на решетке этих ферм нет длинных стержней. Для них не требуются большие уклоны.
• полигональные – подходят для тяжелых строений, используемых для больших пролетов, при этом они дают существенную экономию стали. Полигональное очертание для легких вариантов нерационально, поскольку получение незначительно экономии несоизмеримо с усложнением конструкции.

• треугольные – обычно их используют для крутых крыш или, исходя из условий эксплуатации здания или вида кровельного материала. Хотя они просты в исполнении, однако имеют определенные конструктивные недостатки, скажем, сложность острого опорного узла, повышенный расход материалов при изготовлении слишком длинных стержней в центральной части решетки. Использование треугольных систем в ряде случаев обязательно, например, в строениях, где необходимо обеспечить с одной стороны значительный и равномерный приток естественного света.

Системы решетки

• треугольная – самая эффективная в случае параллельных поясов и трапецеидального очертания, возможно их использование в системе с треугольным очертанием;
• раскосная – раскосы, самые длинные элементы, должны быть растянутыми, стойки же, наоборот, сжатыми. Такая решетка по сравнению с треугольной более трудоемка и имеет больший расход материала;
• специальные – шпренгельные, крестовые и другие.

Расчет треугольной фермы и его особенности

При расчете учитываются требования СНиП по «Стальным конструкциям» и «Нагрузкам и воздействиям». Грамотно рассчитать стропильные системы из металла можно только при наличии специальных знаний. При этом учитываются многочисленные факторы, поэтому проектировщики, как правило, обращаются при расчетах к помощи специальных программ.

Что же лежит в основе расчетов треугольной фермы: пример

Фермы находятся под постоянным воздействием таких нагрузок, как вес кровли, фонарей, подвесных водосточных систем, вентиляторов, собственный вес несущей конструкции и других. К временным нагрузкам относят давление ветра, снега, вес людей, находящихся на крыше, подвесного транспорта.

Принимаются во внимание также особые или периодические нагрузки, типа сейсмических, урагана и т. д.

Изготовление и соединение элементов

• Сборка. Собирают их поэтапно из деталей на прихватках.

• Связку поясов производят, используя один или два спаренных уголка:

• верхние пояса изготавливают из неравнобоких двух уголков, имеющих тавровое сечение, стыковку проводят по меньшим сторонам;
• для нижних поясов используют, соответственно, равнобокие уголки.

• Если элемент большой длины, применяют соединительные и накладные пластины. В случае нагрузок, образованных в границах ее панелей, используются парные швеллеры.
• Угол установки раскосов – 45°, а стоек – 90°. Для их изготовления применяют равнобокие уголки, скрепляя элементы посредством пластин. Уголки в сечении либо крестообразное, либо тавровые.
• Полностью сварные системы изготавливают с использованием тавр.

• Сварка. Когда сборка на прихватках закончена вручную или полуавтоматическим способом выполняют сварочные работы, после чего каждый шов зачищают.
• Окраска. В стропильной конструкции на завершающем этапе сверлят отверстия и покрывают ее антикоррозийными составами.

Некоторые правила устройства

Вид и конструкция металлических стропил во многом зависит от уклона кровли. Рассмотрим связь между уклоном кровли и устройством стропильных систем:

• 6–15° – ферма трапециевидной формы, высота 1/7– 1/9 ее длины. Для обустройства чердака либо ее стены должны иметь соответствующую высоту, либо проектируемая крыша должна иметь переломы у опор. Размер панелей нижнего и верхнего пояса должен быть одинаковым. Для облегчения используют решетку.
• 15–22°– высота конструкции из металла равна 1/7 длины, нижний пояс должен быть ломаным – это позволяет снизить вес по сравнению с обычной треугольной порядка 30%. При этом один пролет по длине не должен превышать 20 м.
• 22–30° – система треугольной формы, высота 1/3 длины. Поскольку вес ее получается относительно небольшим, опорой могут служить наружные стены, возведенные на небольшую высоту.

Серия 1.263.2-4. Выпуск 1. Фермы пролетами 18, 21 и 24 м из прокатных уголков. Чертежи КМ (7,1 MiB, 368 hits)

1.263-2-4.1КМ-4 Схемы ферм с маркировкой узлов. Разбивка ферм на отправочные марки

1.263-2-4.1КМ-5 Схемы расположения ферм пролетом 18 м и связей

1.263-2-4.1КМ-6 Схемы расположения ферм пролетом 21 м и связей

1.263-2-4.1КМ-7 Схемы расположения ферм пролетом 24 м и связей

1.263-2-4.1КМ-8 Схема ферм с маркировкой элементов

1.263-2-4.1КМ-9 Сортамент ферм пролетом L=18 м и Н=1,2 м

1.263-2-4.1КМ-10 Сортамент ферм пролетом L=18 м и Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-11 Сортамент ферм пролетом L=21 м и Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-12 Сортамент ферм пролетом L=24 м и Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-13 Схемы вертикальных связей В-1,В-2

1.263-2-4.1КМ-14 Узел 1

1.263-2-4.1КМ-15 Узел 2,3

1.263-2-4.1КМ-16 Узел 4

1.263-2-4.1КМ-17 Узел 5

1.263-2-4.1КМ-18 Узел 6

1.263-2-4.1КМ-19 Узел 7

1.263-2-4.1КМ-20 Узел 8

1.263-2-4.1КМ-21 Узел 9

1.263-2-4.1КМ-22 Узел 10

1.263-2-4.1КМ-23 Узел 11

1.263-2-4.1КМ-24 Узел 12-15

1.263-2-4.1КМ-25 Указание по расчету сварных швов узлов ферм

1.263-2-4.1КМ-26 Разметка отверстий по верхним поясам ферм для крепления связей

1.263-2-4.1КМ-27 Схема раскладки железобетонных плит и детали их приварки к поясам ферм

1.263-2-4.1КМ-28 Спецификация стали ферм пролетом 18 м

1.263-2-4.1КМ-29 Спецификация стали ферм пролетом 21 м

1.263-2-4.1КМ-30 Спецификация стали ферм пролетом 24 м

Утвержден : Государственный комитет по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР 13.10.1982

Серия 1.263.2-4. Выпуск 2. Фермы пролетом 27, 30 и 36 м из прокатных уголков. Чертежи КМ (8,8 MiB, 129 hits)

1.263-2-4.2КМ-2 Схемы ферм с маркировкой узлов. Разбивка ферм на отправочные марки

1.263-2-4.2КМ-3 Схема расположения ферм пролетом 27 м и связей

1.263-2-4.2КМ-4 Схема расположения ферм пролетом 30 м и связей

1.263-2-4.2КМ-5 Схема расположения ферм пролетом 36 м и связей

1.263-2-4.2КМ-6 Схемы ферм с маркировкой элементов

1.263-2-4.2КМ-7 Сортамент ферм пролетом L=27 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.2КМ-8 Сортамент ферм пролетом L=27 м; Н=2,1 м

1.263-2-4.2КМ-9 Сортамент ферм пролетом L=30 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.2КМ-10 Сортамент ферм пролетом L=30 м; Н=2,1 м

1.263-2-4.2КМ-11 Сортамент ферм пролетом L=36 м; Н=2,1 м

1.263-2-4.2КМ-12 Сортамент ферм пролетом L=36 м; Н=2,4 м

1.263-2-4.2КМ-13 Схемы вертикальных связей В-1,В-2;В-3

1.263-2-4.2КМ-14 Узел 1

1.263-2-4.2КМ-15 Узел 2,3

1.263-2-4.2КМ-16 Узел 4

1.263-2-4.2КМ-17 Узел 5

1.263-2-4.2КМ-18 Узел 6

1.263-2-4.2КМ-19 Узел 7

1.263-2-4.2КМ-20 Узел 8

1.263-2-4.2КМ-21 Узел 9

1.263-2-4.2КМ-22 Узел 10-13

1.263-2-4.2КМ-23 Указание по расчету сварных швов в узлах ферм

1.263-2-4.2КМ-24 Разметка отверстий по верхним поясам ферм для крепления связей

1.263-2-4.2КМ-25 Схема раскладки железобетонных плит и детали их приварки к поясам ферм

1.263-2-4.2КМ-26 Спецификация стали ферм пролетом L=27 м;Н=1,8 м

1.263-2-4.2КМ-27 Спецификация стали ферм пролетом L=27 м;Н=2,1 м

1.263-2-4.2КМ-28 Спецификация стали ферм пролетом L=30 м;Н=1,8 м

1.263-2-4.2КМ-29 Спецификация стали ферм пролетом L=30 м;Н=2,1 м

1.263-2-4.2КМ-30 Спецификация стали ферм пролетом L=36 м;Н=2,1 м

1.263-2-4.2КМ-31 Спецификация стали ферм пролетом L=36 м;Н=2,4 м

Принят : МАДИ Минвуза СССР (Московский автомобильно-дорожный институт)

Принят : Президент Российской Федерации

Принят : ЦИТП Госстроя СССР

Утвержден : Государственный комитет по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР 04.01.1983

Серия 1.263.2-4. Выпуск 3. Фермы пролетом 18, 21, 24, 27, 30 и 36 м из прокатных уголков под облегченную кровлю (11,6 MiB, 80 hits)

1.263-2-4.1КМ-2 Схемы ферм с маркировкой узлов. Разбивка ферм на отправочные марки

1.263-2-4.1КМ-3 Схема расположения ферм пролетом 18 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-4 Схема расположения ферм пролетом 21 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-5 Схемы расположения ферм пролетом 24 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-6 Схемы расположения ферм пролетом 27 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-7 Схемы расположения ферм пролетом 30 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-8 Схемы расположения ферм пролетом 36 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-9 Схема ферм с маркировкой элементов

1.263-2-4.1КМ-10 Сортамент ферм пролетом L=18 м; Н=1,2 м

1.263-2-4.1КМ-11 Сортамент ферм пролетом L=18 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-12 Сортамент ферм пролетом L=21 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-13 Сортамент ферм пролетом L=24 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-14 Сортамент ферм пролетом L=27 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-15 Сортамент ферм пролетом L=27 м; Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-16 Сортамент ферм пролетом L=30 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-17 Сортамент ферм пролетом L=30 м; Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-18 Сортамент ферм пролетом L=36 м; Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-19 Сортамент ферм пролетом L=36 м; Н=2,4 м

1.263-2-4.1КМ-20 Схемы вертикальных связей В-1…В-4

1.263-2-4.1КМ-21 Узел 1

1.263-2-4.1КМ-22 Узел 2,3

1.263-2-4.1КМ-23 Узел 4

1.263-2-4.1КМ-24 Узел 5

1.263-2-4.1КМ-25 Узел 6

1.263-2-4.1КМ-26 Узел 7

1.263-2-4.1КМ-27 Узел 8

1.263-2-4.1КМ-28 Узел 9

1.263-2-4.1КМ-29 Узел 10

1.263-2-4.1КМ-30 Узел 11

1.263-2-4.1КМ-31 Узел 12-15

1.263-2-4.1КМ-32 Указание по расчету сварных швов узлов ферм

1.263-2-4.1КМ-33 Разметка отверстий по верхним поясам ферм L=18-24 м для крепления связей

1.263-2-4.1КМ-34 Разметка отверстий по верхним поясам ферм L=27-36 м для крепления связей

1.263-2-4.1КМ-35 Таблицы для выбора марок прогонов и профиля размеров настила

1.263-2-4.1КМ-36 Спецификация стали ферм пролетом L=18 м;Н=1,2 м;Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-37 Спецификация стали ферм пролетом L=27 м;L=24 м;Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-38 Спецификация стали ферм пролетом L=27 м;Н=1,8 м;Н=2,7 м

1.263-2-4.1КМ-39 Спецификация стали ферм пролетом L=30 м;Н=1,8 м;Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-40 Спецификация стали ферм пролетом L=36 м;Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-41 Спецификация стали ферм пролетом L=36 м;Н=2,4 м

Утвержден : Государственный комитет по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР 06.05.1983

Серия 1.263.2-4. Вып-4. Фермы пролетом 15, 18, 21, 24, 27 и 30 м из сварных гнутозамкнутых профилей (с пониженной высотой) (6,8 MiB, 139 hits)

1.263-2-4.4-01КМ Схемы ферм с маркировкой узлов. Разбивка ферм на отправные марки

1.263-2-4.4-02КМ Схемы расположения ферм пролетом 15,18 м и связей

1.263-2-4.4-03КМ Схемы расположения ферм пролетом 21,24 м и связей

1.263-2-4.4-04КМ Схемы расположения ферм пролетом 27,30 м и связей

1.263-2-4.4-05КМ Схемы ферм с маркировкой элементов

1.263-2-4.4-06КМ Сортамент ферм пролетом 15,18,21 м

1.263-2-4.4-07КМ Сортамент ферм пролетом 24 м

1.263-2-4.4-08КМ Сортамент ферм пролетом 27 м

1.263-2-4.4-09КМ Сортамент ферм пролетом 30 м

1.263-2-4.4-10КМ Геометрические схемы отправочных марок стропильных ферм

1.263-2-4.4-11КМ Узел 1,2

1.263-2-4.4-12КМ Узел 3…8

1.263-2-4.4-13КМ Узлы опирания ферм (варианты)

1.263-2-4.4-14КМ Фрагменты плана настила с расположением креплений

1.263-2-4.4-15КМ Допускаемая расчетная нагрузка на настил

1.263-2-4.4-16КМ Узел крепления связей

1.263-2-4.4-17КМ Сварные швы ферм

1.263-2-4.4-18КМ Детали Д-1…Д-3

1.263-2-4.4-19КМ Спецификация стали ферм пролетом 15,18,21 и 24 м

1.263-2-4.4-20КМ Спецификация стали ферм пролетом 27 и 30 м

1.263-2-4.4-21КМ Ведомость расхода материалов

Утвержден : Государственный комитет по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР 29.03.1984

Стропильные фермы металлические: расчет конструкции, изготовление

Стропильные фермы металлические– это легкая металлоконструкция, обладающая особой прочностью. В отличие от балок, сплошных по конструкции, они – решетчатые.

Навесы на металлическом каркасе облегчают быт. Они защитят автомобиль от непогоды, прикроют летнюю веранду, беседку. Заменят крышу мастерской или козырек над подъездом. Обратившись к профессионалам, вы получите какой угодно навес. Но многие и сами справятся с работой по монтажу. Правда, понадобится точный расчет фермы из профильной трубы. Не обойтись и без соответствующего оборудования, материалов. Конечно, также нужны навыки сварки и резки.

Каркасный материал

Основа навесов – сталь, полимеры, дерево, алюминий, железобетон. Но, чаще каркас составляют металлические фермы из профильной трубы. Этот материал полый, сравнительно легкий, но прочный. В разрезе имеет вид:

• прямоугольника;
• квадрата;
• овала (а также полу- и плоскоовальной фигуры);
• многогранника.

Сваривая из профильной трубы фермы, чаще выбирают квадратное или прямоугольное сечение. Эти профили легче в обработке.

Разнообразие трубных профилей

Допустимые нагрузки зависят от толщины стенок, марки металла, метода изготовления. Материалом зачастую служат качественные конструкционные стали (1-3пс/сп, 1-2пс(сп)). Для особых нужд используют низколегированные сплавы и оцинковку.

Длина профильных труб обычно составляет от 6 м на малых сечениях до 12 м – на больших. Минимальные параметры от 10×10×1 мм и 15×15×1,5 мм. С увеличением толщины стенок прочность профилей возрастает. Например, на сечениях 50×50×1,5 мм, 100×100×3 мм и свыше. Изделия максимальных размеров (300×300×12 мм и более) применимы скорее для промышленных сооружений.

Что касается параметров элементов каркасов, есть следующие рекомендации:

• для малогабаритных навесов (до 4,5 м шириной) применяется трубный материал сечением 40×20×2 мм;
• если ширина до 5,5 м, рекомендованы параметры 40×40×2 мм;
• для навесов более значительных размеров советуют брать трубы 40×40×3 мм, 60×30×2 мм.

Что такое ферма

Фермой называют стержневую систему, основу строительной конструкции. Состоит она из прямолинейных элементов, соединяемых в узлах. Например, рассматривается конструкция фермы из профильной трубы, в которой отсутствует расцентровка стержней и нет внеузловых нагрузок. Тогда в ее составных частях возникнут лишь усилия растяжения и сжатия. Механика этой системы позволяет ей сохранять геометрическую неизменность при замене жестко крепящихся узлов на шарнирные.

Ферма состоит из следующих элементов:

• верхний пояс;
• нижний пояс;
• стойка, перпендикулярная к оси;
• подкос (или раскос), наклонный к оси;
• вспомогательный опорный раскос (шпренгель).

Система решетки быть треугольной, раскосной, полураскосной, крестовой. Для соединения используются косынки, парные материалы, клепки, сварные швы.

Варианты крепления в узлах

Изготовление ферм из профильной трубы подразумевает сборку пояса с определенными очертаниями. По типу они бывают:

• сегментные;
• полигональные;
• двускатные (или трапецеидальные);
• с параллельными поясами;
• треугольные (д-и);
• с поднятым ломаным нижним поясом;
• односкатные;
• консоль.

Одни системы проще в монтаже, другие экономичнее по расходу материалов, третьи легче по устройству опорных узлов.

Основы расчета фермы

Влияние угла наклона

Выбор конструкции ферм навесов из профильной трубы связан с уклоном проектируемого сооружения. Есть три возможных варианта:

• от 6°до 15°;
• от 15° до 22°;
• от 22° до 35°.

При минимальном угле (6°-15°) рекомендуются трапециевидные очертания поясов. Для снижения веса допускается высота в 1/7 либо 1/9 общей длины пролета. Проектируя пологий навес сложной геометрической формы, надо приподнять его в средней части над опорами. Воспользуйтесь фермами Полонсо, рекомендуемыми многими специалистами. Они представляют собой систему из двух соединенных затяжкой треугольников. Если нужно высокое сооружение, лучше выбрать многоугольную конструкцию с приподнятым нижним поясом.

Когда угол уклона превышает 20°, высота должна составлять 1/7 часть от общей длины пролета. Последний достигать 20 м. Для повышения конструкции нижний пояс делается ломаным. Тогда увеличение составит до 0,23 длины пролета. Для вычисления нужных параметров пользуются табличными данными.

Таблица определения уклона стропильной системы

При уклоне свыше 22° расчеты ведутся по специальным программам. Навесы такого рода чаще используются для кровли из шифера, металла и подобных материалов. Здесь применяют треугольные фермы из профильной трубы при их высоте в 1/5 от всей длины пролета.

Чем больше угол наклона, тем меньше на навесе будет скапливаться осадков, тяжелого снега. Несущая способность системы возрастает с повышением ее высоты. Для дополнительной прочности предусматривают добавочные ребра жесткости.

Параметры базовых углов

Чтобы понять, как рассчитать ферму из профильной трубы, обязательно выяснить параметры базовых узлов. Например, размеры пролета обычно должны быть указаны в техническом задании. Число панелей, их габариты назначаются предварительно. Вычислим оптимальную высоту (Н) в середине пролета.

• Если пояса параллельные, полигональные, трапецеидальные, Н=1/8×L, где L – длина фермы. Верхний пояс должен иметь уклон около 1/8×L либо 1/12×L.
• Для треугольного типа, в среднем, Н=1/4×L или Н=1/5×L.

Раскосы решетки должны иметь наклон примерно 45° (в пределах 35°-50°).

Воспользуйтесь готовым типовым проектом, тогда не придется делать расчет

Чтобы навес был надежным и долго прослужил, его проект требует точных вычислений. Уже после расчета закупаются материалы, в дальнейшем монтируется каркас. Есть более затратный путь – приобрести готовые модули и собрать сооружение на месте. Другой вариант сложнее – заняться подсчетами самостоятельно. Тогда понадобятся данные из спецсправочников по СНиП 2.01.07-85 (воздействия, нагрузки), а также СНиП П-23-81 (данные по стальным конструкциям). Нужно сделать следующее.

1. Определиться со схемой блоков в соответствии с функциями навеса, углом наклона, материалом стержней.
2. Выбрать параметры. Учесть зависимость между высотой и минимальным весом кровли, ее материалом и типом, уклоном.
3. Рассчитать панельные размеры сооружения согласно удаленности отдельных частей, ответственных за передачу нагрузок. Определяется расстояние между соседними узлами, обычно равное ширине панели. Если размер пролета свыше 36 м, вычисляется строительный подъем – обратный погашаемый изгиб, воздействующий из-за нагрузок на конструкцию.

Среди способов расчета статически определимых ферм одним из простейших считается вырезание узлов (участков, где стержни соединены шарнирно). Другие варианты – метод Риттера, метод замены стержней Геннеберга. А также графическое решение путем составления диаграммы Максвелла-Кремоны. В современных компьютерных программах чаще применяется метод вырезания узлов.

Для человека, владеющего знаниями по механике и сопромату высчитать все это не так сложно. Остальным же стоит учесть, что от точности расчетов и величины погрешностей зависит срок службы и безопасность навеса. Возможно, лучше обратиться к специалистам. Или выбрать вариант из готовых проектных решений, куда просто подставить свои значения. Когда понятно, какого вида нужна стропильная ферма из профильной трубы, чертеж для нее наверняка найдется в интернете.

Значимые факторы выбора участка

Если навес относится к дому или другому зданию, на него потребоваться официальное разрешение, о чем тоже придется позаботиться.

Сначала выбирается участок, где будет располагаться сооружение. Что при этом учитывается?

1. Постоянные нагрузки (фиксированный вес обрешетки, кровли и прочих материалов).
2. Переменные нагрузки (воздействия климатических факторов: ветер, осадки, в том числе снег).
3. Особый тип нагрузок (есть ли сейсмическая активность в регионе, штормы, ураганы и подобное).

Также важны характеристики грунта, влияния стоящих рядом зданий. Проектировщик должен учесть все значимые факторы и уточняющие коэффициенты, которые вносятся в алгоритм расчета. Если планируется провести вычисления своими силами, воспользуйтесь программами 3D Max, Аркон, Автокад или подобными. Есть вариант расчета в онлайн-версиях строительных калькуляторов. Обязательно выяснить для намеченного проекта рекомендуемый шаг между несущими опорами, обрешеткой. А также параметры материалов и их количество.

Пример программного расчета для навеса, крытого поликарбонатом

Последовательность работ

Сборку каркаса из металлических профилей должен проводить только специалист по сварочным работам. Это ответственное дело требует знаний и умелого обращения с инструментом. Надо не только понимать, как сварить ферму из профильной трубы. Важно, какие узлы правильнее собрать на земле, и лишь потом поднимать на опоры. Если сооружение тяжелое, для монтажа потребоваться техника.

Обычно процесс монтажа проходит в такой последовательности:

1. Выполняется разметка участка. Устанавливаются закладные детали, вертикальные опоры. Нередко в ямы сразу помещают металлические трубы, а потом бетонируют. Вертикальность установки проверяется отвесом. Для контроля параллельности натягивается шнур или нить между крайними стойками, остальные выставляются по полученной линии.
2. Продольные трубы сваркой фиксируют к опорам.
3. На земле сваривают узлы и элементы ферм. С помощью раскосов и перемычек соединяют пояса конструкции. Потом блоки следует поднять на нужную высоту. Их приваривают к продольным трубам по участкам размещения вертикальных опор. Между фермами по скату вваривают продольные перемычки для дальнейшего крепления кровельного материала. В них проделывают отверстия под крепеж.
4. Тщательно зачищаются все соединительные участки. Особенно верхние грани каркаса, куда в дальнейшем ляжет кровля. Поверхность профилей очищается, обезжиривается, обрабатывается грунтовкой и окрашивается.

Воспользовавшись готовым проектом, вы быстрее приступите к сборке навеса

Специалисты советуют выполнять столь ответственные работы только при наличии соответствующего опыта. Мало знать в теории, как правильно сварить ферму из профильной трубы. Сделав что-то неправильно, проигнорировав нюансы, домашний мастер рискует. Навес сложится и рухнет. Пострадает все, что под ним будет – авто или люди. Поэтому возьмите знания на вооружение!

Видео: как сварить ферму из профильной трубы