Как правильно рассчитать и изготовить фермы из профильной трубы своими руками

В целом, если изготовление ферм планируется из одного-двух типоразмеров профиля, то расчет такой прямоугольной фермы много времени не займет.

Сосредоточенными нагрузками для данных прямоугольных ферм будут опорные реакции для рассчитывавшихся ранее арочных ферм.  Для упрощения расчетов длины всех пролетов между узлами в верхнем поясе приняты одинаковыми.

Определение усилий в стержнях фермы

Расчет ферм будет производиться методом сечений, основные положения которого изложены отдельно.

Когда мы рассчитывали арочные фермы, то выяснили, что опорные реакции у этих ферм могут быть разными в зависимости от рассматриваемого варианта снеговой нагрузки. Для дальнейших расчетов примем максимально возможное значение опорных реакций, тогда нагрузки на ферму от арочных ферм будут Q = 796.1 кг.

Кроме того на ферму будет действовать равномерно распределенная нагрузка от собственного веса фермы, к тому же изначально нам не известная, а это означает, что ферму следует дополнительно рассчитать на эту нагрузку.

Однако с учетом того, что собственный вес фермы будет относительно небольшой, то для упрощения расчетов эту распределенную нагрузку от собственного веса можно условно привести к сосредоточенным в узлах фермы.

Например, если ферма будет весить около 28 кг, то дополнительные сосредоточенные нагрузки составят 28/7 = 4 кг, тогда расчетные нагрузки составят:

Q = 796.1 + 4 ≈ 800 кг

Так как у нас симметричная ферма, к которой одинаковые нагрузки также приложены симметрично, то опорные реакции будут равны между собой и составят:

VA = VB = 7Q/2 = 7·800/2 = 2800  кгс

Значение горизонтальной составляющей опорной реакции на опоре А будет равно нулю, так как горизонтальных нагрузок в нашей расчетной схеме нет. При необходимости для маркировки стержней, симметричных указанным, можно использовать апостроф .

Если стоит задача рассчитать все стержни фермы, то лучше составить таблицу, в которую вносятся все стержни фермы. Затем в эту таблицу будут внесены результаты расчетов, в частности значения сжимающих или растягивающих напряжений.

Во всех сечениях, показанных на рисунке 554.1, силы N направлены так, что вызывают растяжения в рассматриваемых стержнях. Если по результатам расчетов усилие в рассматриваемом стержне будет отрицательным, то это означает, что в этом стержне будут действовать сжимающие нормальные напряжения.

Составим уравнение моментов относительно узла 3, это позволит определить усилие в стержне 3-б:

М3 = VAl – Ql + N3-бh = 0;

N3-бh =Ql – VAl;

где l – плечо действия силы Q и опорной реакции VA, равное расстоянию от узла 1 до узла 3 по горизонтали, согласно принятой нами расчетной схемы l = 0.

525 м; – плечо действия силы N3-a, равное высоте фермы, в данном случае h = 0.4м.

Это означает, что в действительности общая высота фермы с учетом сечений верхнего и нижнего пояса будет немного больше, так как в данном случае высота – это расстояние между нейтральными осями верхнего и нижнего поясов.

Тогда:

N3-б =(Ql – VAl)/h = ((800 – 2800)0.525)/0.4 = – 2625 кг

Чтобы определить напряжения в стержне а-б составим уравнение моментов относительно узла 1:

М1 = Nа-бh’ + N3-бh = 0;

Na-б = 2625·0.4/0.318 = 3300.4 кг

В данном случае h’ – плечо приложения силы Nа-б – это высота прямоугольного треугольника. Плечо было определено следующим образом, сначала вычисляется значение угла а между стержнями 1-а и а-б.

tga = 0.4/0.525 = 0.762

где 0.4 и 0.525 – длины стержней – катетов прямоугольного треугольника.

a = 37.3°

тогда

h’ = 0.525sina = 0.525·0.606 = 0.318 м

Усилия в стержне 1-а будут равны нулю, в чем легко убедиться,составив уравнение моментов относительно узла 2:

М2 =- N1-а·0.4 = 0;

Проверим правильность вычислений, составив уравнения проекций сил на основные оси:

ΣQy = – Q1 +VA – Na-бsin37.3о = -800 +2800 – 3300.4·0.606 = 0.004 кг

ΣQx = N3-б + Na-бсos37.3o = -2625 + 3300.4·0.795 = 0.38 кг

Небольшая погрешность в вычислениях набежала из-за того, что вычисления ведутся с точностью до одного знака после запятой, а в значениях тригонометрических функций указываются только 3-4 знака после запятой. Но в данном случае большая точность и не нужна. В целом при таких нагрузках, на погрешность до 1 кг можно не обращать внимания.

Для определения усилий в стержне 1-ж составим уравнение моментов относительно узла 8:

М8 = -Q(1.05 + 2.1 + 3.15) + 3.15VA – 0.4N1-ж = 0;

N1-ж = (-6.3·800 + 3.15·2800)/0.4 = 9450 кг

Для определения усилий в стержне 3-е составим уравнение моментов относительно узла 7:

М7 = -Q(0.525 + 1.575 + 2.625) + 2.625VA + 0.4N3-е = 0;

N3-е = (800·4.725 – 2800·2.625)/0.4 = – 8925 кг (работает на сжатие)

Для определения усилий в стержне е-ж составим уравнение моментов относительно узла 9:

М9 = -Q(1.575 + 2.625 + 3.675) + 3.675VA + 0.4N3-е + 0.636Nе-ж = 0;

Nе-ж = (800·7.875 – 2800·3.675 + 0.4·8925)/0.6363 = – 660 кг

Проверим правильность расчетов

ΣQх = N3-е + N1-ж + Nе-жcos37.3° =- 8925 + 9450 – 660·0.7955 = 0.012 кг

Для лучшего представления общей картины проверим еще пару сечений

Для определения усилий в стержне 1-д составим уравнение моментов относительно узла 6:

М6 = -Q(1.05 + 2.1)+ 2.1VA – 0.4N1-д = 0;

N1-д = (- 3.15·800 + 2.1·2800)/0.4 = 8400 кг

Для определения усилий в стержне д-е составим уравнение моментов относительно узла 5:

М5 = 1.575(-Q + VA)+ 0.4N3-е + 0.6363Nд-е = 0;

Nд-е = (1.575(800 – 2800) + 0.4·8925)/0.6363 = 660 кг

Проверим правильность расчетов, определив проекции сил на ось х:

ΣQx = N3-е + N1-ж + Nд-еcos37.3° = -8925 + 8400 + 660·0.7955  = 0.06 кг;

Усилия в стержне 3-б нам уже известны, поэтому для определения усилий в стержне б-в составим уравнение моментов относительно узла 5:

М5 = -1.575Q + 1.575VA – 0.4N3-б + 0.6363Nб-в = 0;

Nб-в = (1.575(800 – 2800) + 0.4·2625)/0.6363 = -3300.4 кг

Усилие в стержне 1-в будет явно значительно меньше, чем в стержне 1-ж и потому в данном случае оно нас не интересует, так как мы планируем делать нижний пояс из трубы одного сечения. А чтобы определить правильность расчетов в данном случае определим проекции сил на ось у:

ΣQy = – Q1 +VA + Nб-вsin37.3о = -800 +2800 – 3300.4·0.606 = 0.04 кг

Теперь у нас есть все основные данные для дальнейшего расчета

Подбор сечения

На первый взгляд самым загруженным является стержень нижнего пояса 1-ж, на который действует продольная растягивающая сила N1-ж = 9450 кг. Однако напряжения в сжатом стержне 3-е в результате продольного изгиба могут быть даже больше, поэтому в первую очередь проверим прочность именно этого стержня по следующей формуле:

σ = N/φF ≤ R

где φ – коэффициент продольного изгиба, F – площадь сечения профиля, см, R – расчетное сопротивление материала профиля. Если расчетное сопротивление стали зараннее не известно, то для надежности рекомендуется принимать одно из минимальных R = 2300 кг/см2.

Расчет сжатых стержней ничем не отличается от расчета колонн, поэтому далее приводятся только основные этапы расчета без подробных пояснений.

по таблице 1 (см. ссылку выше) определяем значение μ = 1, это значение будет наиболее оптимальным с учетом рекомендаций нормативных документов, в частности СНиП II-23-81*(1990) “Стальные конструкции”, а также того, что основные нагрузки к ферме приложены именно в узлах.

Предварительно определим площадь сечения профиля. Для растянутого стержня 1-ж эта площадь составит:

F = N/R = 9450/2300 = 4.11 см2

По сортаменту для прямоугольных профильных труб этому требованию удовлетворяет труба сечением 50х30х3 мм, площадь сечения такой трубы составит F = 4.21 см2, минимальный радиус инерции i = 1.16 см.

Проверим, подходит ли эта труба для сжатого верхнего пояса фермы, так как делать пояса из труб разного сечения – дополнительное усложнение технологии, мало оправданное при таких малых объемах работ, всего-то нужно сделать 2 фермы.

При радиусе инерции i = 1.14 см, значение коэффициента гибкости составит

λ = μl/i = 1·105/1.16 = 90.5 ≈ 90

тогда по таблице 2 коэффициент изгиба φ = 0.629 (определяется интерполяцией значений 2050 и 2450)

8925/(0.629·4.21) = 3368 кгс/см2 >> R = 2300 кгс/см2;

Как видим, такое значение напряжений значительно больше допустимого. Если для изготовления поясов использовать трубу 50х40х3 мм, имеющую площадь сечения 4.81 см и минимальный радиус инерции i = 1.54 см, то результат расчетов будет следующим:

λ = 1·105/1.54 = 68.2 ≈ 68

φ = 0.77

8925/(0.77·4.81) = 2409 кгс/см2 > R = 2300 кгс/см2;

Как видим и такой трубы для обеспечения прочности не достаточно. Ну а дальше возможны разные варианты, можно для изготовления поясов использовать трубу 50х40х3.5 мм с площадью сечения 5.49 см2, которая явно обеспечит требуемый запас прочности, можно рассматривать и другие варианты, но мы остановимся на этом.

Теперь нужно проверить максимально допустимую гибкость для растянутого пояса из плоскости фермы. Согласно СНиП II-23-81* “Стальные конструкции” эта гибкость для растянутых элементов ферм не должна превышать 400. Соответственно трубы при изготовлении нужно располагать так, чтобы 50 – это была ширина трубы, а не высота, тогда при радиусе i = 1.81 см гибкость нижнего пояса составит:

λ = 1·630/1.81 = 348

Это требование нами соблюдено, можно переходить к расчету раскосов и стоек. Наиболее нагруженным раскосом будет сжатый стержень б-в. Его расчетная длина составит:

l = 0.525/cos37.3° = 0,525/0.7954 = 0.66 м или 66 см

Для соседнего растянутого раскоса, при заданном расчетном сопротивлении для обеспечения прочности потребуется труба сечением не менее

F = N/R = 3300.4/2300 = 1.43 см2

Для сжатого раскоса с учетом возможного продольного изгиба сечение должно быть больше, насколько именно – неизвестно, но мы теперь ученые и потому сразу примем трубу с хорошим запасом по площади сечения.

Для начала проверим квадратную трубу 25х25х2.5 мм, имеющую сечение 2.14 см2, радиус инерции i = (1.77/2.14)1/2 = 0.91 см. Тогда:

λ = 1·66/0.91 = 72.6

φ = 0.74

3300.4/(0.74·2.14) = 2084 кгс/см2 < R = 2300 кгс/см2;

Данная труба удовлетворяет требованиям и даже с некоторым запасом. Осталось выяснить какова будет примерно общая масса фермы:

m = 1.41(0.66·12 + 0.4·2) + 4.31·6.3·2 = 66.6 кг

Это в 2 раза больше, чем мы предположили вначале, но в целом общее увеличение нагрузки с учетом собственного веса фермы будет очень незначительным, около 0.6%.

Тем не менее поиск оптимального варианта можно продолжать, в данной статье остановимся на том, что есть.

Все необходимые условия по прочности и устойчивости нами соблюдены, но при этом никто не запрещает использовать для изготовления ферм профили большего сечения.

Читайте также:  Как рассчитать стропила для крыши: определение нагрузки на конструкцию с помощью простых формул

Осталось рассчитать длины и катеты сварных швов, но это уже отдельная тема.

Источник: http://DoctorLom.com/item554.html

Расчет навеса из профильной трубы

Независимо от того, находитесь вы в городе или в загородном доме, всегда существует множество мест, которые требуют защиты от солнечных лучей и атмосферных осадков. Проще всего решить этот вопрос при помощи навеса. Они легки, практичны и быстро строятся. От правильности расчета элементов для навеса зависит их прочность, долговечность и безопасность.

Разновидности навесов

Для укрытия людей и предметов от воздействий природы зачастую строят навес из поликарбоната. Он применяется для защиты:

  • автомобильной стоянки;
  • зоны отдыха барбекю и игровых площадок;
  • точек мелкой торговли;
  • открытых бассейнов и душевых площадок;
  • входов в подъезды, въездных ворот, калиток.

При входе в частный дом или подъезд дома вместо навеса оборудуется козырек, но он тоже требует расчета.

Форма крыши для навеса зависит от желания. Они могут иметь следующие формы:

  • ровную или наклонную прямую;
  • одно или двухскатную;
  • выгнутую или вогнутую;
  • купольную или арочную;
  • пирамидальную или многогранную.

Исходя их формы крыши проводится сборка пояса из профильной трубы. Каждый пояс имеет свой тип и может быть:

  • сегментный;
  • полигональный;
  • трапециевидный или двускатный;
  • параллельный;
  • односкатный;
  • консольный;
  • треугольный.

Составление проекта навеса

Для того, чтобы правильно составить проект конструкции, необходимо учесть ряд важных факторов, без которых провести правильный расчет практически невозможно. К этим факторам можно отнести:

  1. Назначение и место предполагаемого монтажа конструкции.
  2. Габариты площади, которую навес будет закрывать.
  3. Сила ветра, которая чаще всего бывает в месте постройки каркаса.
  4. Максимальная снеговая нагрузка.
  5. Размеры и технические параметры материала, которым будет накрыт каркас навеса.
  6. Соответствие постройки общему архитектурному замыслу местности.

Эти показатели будут основой для составления чертежа и проведения расчетов.

Расчет навесной конструкции

Основой для проведения расчетов и дальнейшей установки конструкции должен стать чертеж. Кроме общих размеров, на чертеж необходимо нанести контуры ключевых поясов согласно выбранного типа. Пояс выбирается в зависимости на угла наклона крыши и длины всей конструкции. Самые простые навесы с маленьким углом наклона и с ровной или односкатной крышей могут быть без пояса.

Чтобы правильно провести общий расчет навеса, необходимо провести вычисление на следующие параметры:

  • высота конструкции, ее ширина и длина;
  • форма крыши;
  • материал и его размеры для производства каркаса и опор.

При необходимости расчета общей стоимости конструкции, необходимо рассчитать марку и количество крепежных деталей.

Размеры конструкции

В зависимости от места расположения фермы, ее формы и погодных условий проводится укрытие определенным материалом: металлический профиль, поликарбонат, профильный настил, асбестовые листы и др.

Каждый из материалов имеет свои стандартные размеры. Эти размеры могут служить основой при расчете общей длины конструкции, размеров между опорами. Для этого ширину и длину фермы надо сделать кратной размеру плит.

Если размеры фермы рассчитывать под размеры плит, которыми она будет накрываться, то это уменьшит строительные отходы.

Размер панели при расчете необходимо учитывать с учетом нагрузки, которую будет нести вся конструкция.

Характерным отличием может быть то, что в случае, когда общая длина фермы превысит 36 метров, необходимо выполнить строительный подъем.

Расчет высоты конструкции проводится исходя из того, для каких целей она изготавливается. Готовая конструкция не должна быть меньше 1.8 метра, средней высоты человека. Если конструкция монтируется под большой автомобиль (внедорожник, микроавтобус), то над крышей автомобиля должно быть вентиляционное пространство не менее 10 см.

Форма крыши и материал

От угла наклона навеса зависит длина стропил под его монтаж и марка кровельного материала.

Угол наклона от 22 до 30 градусов. Такой угол устанавливается на фермах, которые монтируются в регионах с высокой уровнем выпадения снежных осадков. Предпочтение тут отдается поясу из профильной труби треугольной формы. Крышу такого навеса рекомендуется накрывать прямыми асбестовыми или волнистыми листами, разного рода металлическим профилем.

Угол наклона от 15 до 22 градусов. Крыши навесов с таким углом наклона монтируются при высоких показателях ветровых нагрузок и имеют двускатную форму. Они отличаются небольшой парусностью и укрываются зачастую металлическими кровельными покрытиями.

Угол наклона от 6 до 15 градусов. Самые простые односкатные навесы. Могут накрываться поликарбонатом или профильным настилом.

Для определения несущей способности крыши или допустимой нагрузки, которую она может выдержать, рекомендуется использовать онлайн калькулятор.

Материал для каркаса и опор

Каркас навеса состоит из опор, прогонов и обрешетки. Размеры этих металлоконструкций напрямую зависят от общих размеров фермы. Установлены эти величины требованиями ГОСТ 23119-78 и 23118-99.

Опоры могут быть изготовлены из стальной трубы круглой, диаметром от 4 до 10 см или же сделаны из стальной трубы профилированной, размером 0.8х0.8 см. Рассчитывая шаг монтажа опор, надо учесть то, что расстояние между опорами не должно превышать 1.7 метра. Нарушение этого правила может привести к потере прочности и надежности всей фермы.

Обрешетка выполняется из стальной трубы профилированной, размером 0.4х0.4 см. Она может быть выполнена из дерева или металла. От материалов изготовления зависит шаг монтажа обрешетки. Продольная деревянная обрешетка устанавливается с шагом в 25-30 см, металлическая обрешетка монтируется с шагом 70-80 см.

Прогоны для навесов с длиной пролета до 4.5 метров выполняются из металлического профиля 0.4х0.2х0.02 см. Для прогонов ферм с пролетом от 4.5 до 5.5 метров применяется профильная труба 0.4х0.4х0.02 см. При величине пролета более 5.5 метров для изготовления прогонов применяют профильную трубу с сечением 0.4х0.4х0.03 см или же более сильную 0.6х0.3х0.02 см.

Расчет онлайн калькулятор

Представленный выше вариант расчета является самым простым. Существует много формул и вариантов для расчета навесов в зависимости от их форм, размеров, назначения. Для человека с хорошими знаниями сопромата и механики просто воспользоваться формулами и провести расчет. Ведь от того, насколько точны вычисления и низка погрешность, будет зависеть длительность службы навеса.

Если самостоятельное решение вопроса затруднительно, то лучше решить вопрос со специалистами. Провести расчет фермы для профильной трубы с использованием онлайн калькулятора для них не составит труда. Это даст возможность качественно и правильно составить проект, рассчитать марку и количество материалов, с точностью до 90 % определить стоимость конструкции.

Источник: http://profnastil-s.ru/navesy/raschet-navesa-iz-profilnoj-truby.html

Расчет фермы из профильной трубы

Фермы из профильной трубы: конструкции, расчет и изготовление

С их помощью можно перекрывать пролеты любой длины, однако, стоит отметить, что для правильного монтажа необходим грамотный расчет кровельных ферм из профильной трубы. Тогда при условии качественного выполнения сварочных работ остается только в дальнейшем перенести трубные сборки наверх и смонтировать по верхней обвязке, согласно разметке.

Конструкции ферм из профильной трубы ↑

Фермы из профильной трубы для односкатной крыши с углом наклона 6–10° должны иметь асимметричную форму.

Высоты определяют через деление длины пролета на семь, восемь либо девять частей, взяв за основу особенности заданной конструкции.

Металлические фермы из профильной трубы

Металлические фермы не являются редкостью в условиях современного строительства.

Такие конструкции особенно востребованы при обустройстве помещений с большими размерами или в случае необходимости получить стропильную систему с наиболее высоким уровнем прочности и надёжности.

Кроме того, металл обладает характеристиками, позволяющими оформлять конструкции из профильных труб для монтажа пролётов с длиной более десяти метров.

Преимущество стропильных ферм из труб

  • стабильно высокие прочностные характеристики, которые позволяют обеспечить максимально долгую эксплуатацию всей конструкции;
  • использование металлического профиля значительно облегчает сооружение наиболее сложных конструкций с минимальными затратами времени и сил;
  • фермы из профильных труб отличаются вполне доступной стоимостью;
  • фермы из профилей обладают незначительным весом;
  • конструкции, изготовленные с использованием профильных труб, отличаются устойчивостью к деформационным изменениях и испытывают минимальные последействия вследствие механических ударов или других повреждений.

Кроме того фермы, выполненные на основе металлических профилей можно окрашивать, что позволяет получить очень качественную и внешне эстетичную конструкцию.

Область применения

Основной сферой использования ферм является конструирование металлических каркасов для навесов и различных построек. Кроме того, посредством таких конструкций выполняется защита значительных площадей от солнца и атмосферных осадков. Широко используются металлические фермы в сооружении мостов и в качестве перекрытий в сегменте промышленного или частного строительства.

Локальное использование ферм из профильных труб наблюдается при обустройстве объектов связи, линий электроснабжения, автотранспортных дорог. Их эксплуатируют при возведении спортивных и культурно-массовых сооружений.

Виды профильных труб

Для выбора определённого варианта стальной конструкции необходимо определиться с видом профильной трубы, которые сильно отличаются размерами, ГОСТами, конфигурацией и могут иметь

Виды профильной трубы

  • квадратная труба с одинаковым соотношением размеров всех сторон;
  • прямоугольная труба с различными размерами сторон;
  • овальные трубы, отличающиеся дороговизной, что обусловлено трудоёмкостью изготовления.

Очень важно правильно рассчитывать параметры профильных труб, из которых будет состоять конструкция фермы:

  • для небольших сооружений с шириной не более 4, 5 метра оптимальные размеры составляют 4 x 2 x 0,2 сантиметра;
  • конструкции с шириной не более 5,5 метра обустраиваются трубами с размерами 4 x 4 x 0,2 сантиметра;
  • для конструкций, с шириной более пяти метров, допускается использование металлопрофиля с параметрами 4 x 4 x 0,3 сантиметра или 6 x 3 x 0,2 сантиметра.

В зависимости от типа изготовления, трубы профильные могут быть представлены:

  • электросварными холоднодеформированными изделиями
  • электросварными изделиями
  • горячедеформированными изделиями
  • холоднодеформированными изделиями
  • бесшовными изделиями.

Разновидности конструкций

На основании формы металлической фермы различаются следующие разновидности:

  • односкатный вариант фермы на основе профильных труб
  • двухскатный вариант фермы
  • прямой вариант
  • арочный вариант.

Виды конструкций

  • конструкция с параллельным поясом. Особенности такого варианта обусловлены лёгкостью монтажа благодаря значительному количеству однотипных деталей, одинаковой длине стержней решётки и пояса, наличию незначительного количества стыков, полной унификации конструкции и возможности использовать под мягкое кровельное покрытие.
  • односкатная конструкция фермы. Характеризуется устройством узлов оптимальной жёсткости, отсутствием длинных стержней в серединной части металлопрофильной фермы и достаточной экономичностью конструкции.
  • ферма полигональной конструкции. Такой сложный вариант чаще всего используется при возведении строений со значительным весом и способствует обеспечению экономичного использования профилей.
  • треугольная конструкция фермы. Особенностями являются простота изготовления и возможность использовать такой вариант для кровель с большим уклоном. Следует учитывать сложность устройства большинства опорных узлов и значительный расход металлопрофиля.
Читайте также:  Держатели для водостоков: какие бывают и как правильно выбрать

Все фермы на основе профильных труб могут быть представлены сооружением с объединением всех элементов в одной плоскости или висячей конструкцией, включающей верхний и нижний пояса.

Проектирование и расчёт

Наиболее важным этапом возведения любой конструкции является проектирование и расчёт, которые должны учитывать следующие нюансы:

  • показатель нагрузки на конструкцию фермы;
  • величина конструкционного уклона;
  • местоположение перекрытий;
  • протяжённость обустраиваемых пролётов.

Чертеж фермы из профильной трубы

Следует учитывать, что на сегодняшний день существует всего четыре конструкционных варианта металлических ферм для обустройства двухскатных кровель:

  • классический вариант треугольника со стропильными распорами;
  • треугольный вариант конструкции с лобовыми врубками;
  • вариант пятиугольных сегментов, оснащённых дополнительными рёбрами для повышения жёсткости;
  • вариант многоугольного исполнения, используемый для пролётов длиннее 24 метров, на которые предполагается потенциально высокий уровень внешних нагрузок.

Особенности и этапы расчётов, на которые следует обратить особое внимание:

  • перед расчётами необходимо выполнить схему с указанием зависимости длины конструкции от величины кровельного уклона;
  • выбор схемы должен сочетаться с определением контура поясов выполняемой фермы, что находится в непосредственной зависимости от функциональных особенностей конструкции, варианта кровельного материала и угла кровельного наклона;
  • выбор параметров длины и высоты фермы, а при длине более 36 метров требуется произвести расчёт строительного подъёма;
  • определение размеров панелей в зависимости от величины нагрузки и расчёт междоузельных расстояний.

Элементы и узлы

Основные конструкционные элементы ферм из труб могут быть представлены верхним и нижним поясами, а также раскосами и стойками.

Пояса в таких фермах образуют контуры, а наличие раскосов и стоек необходимо для обустройства решётки.

Узловые соединения всех элементов конструкции базируются на непосредственном примыкании элементов друг к другу или основаны на использовании специальных узловых фасонок.

Все элементы металлических ферм необходимо центрировать по осевому направлению от центра тяжести, что позволяет снизить узловые моменты и обеспечить работу стержней на основные осевые усилия.

Угол кровельного уклона от 22 до 30 градусов .

Высота фермы рассчитывается посредством деления длины пролёта на пять. Основным преимуществом является достаточно небольшой вес конструкции.

Если величина длины пролёта более четырнадцати метров, то предпочтение следует отдать конструкции с расположением в направлении сверху вниз. Верхняя часть обустраивается панелью с параметрами длины от 1,5 до 2,5 метра, а сама конструкция должна иметь два пояса и чётное количество панелей.

Изготовление промышленных металлопрофильных ферм с длиной более двадцати метров, подразумевает монтаж металлических сооружений подстропильного типа, которые будут связывать опорные колонны .

Как правило, стандартные конструкции состоят из пары треугольных ферм, которые соединяются затяжкой. Такой вариант не позволяет образоваться длинным раскосам в средней части конструкции, и способствует облегчению общего веса конструкции. Закрепление потолка на такой ферме происходит фиксацией затяжки на верхнем узле пояса.

При таком уклоне для расчёта высоты конструкции длину пролёта необходимо разделить на семь. Следует учитывать, что показатель длины такой металлопрофильной фермы не должен превышать двадцать метров. Если длина значительнее, то требуется использовать затяжки, а нижний пояс изготовить на основе ломанного варианта.

Оптимальным вариантом является устройство в форме трапеции. Для расчёта высоты требуется разделить длину пролёта на показатель, который в зависимости от величины уклона может варьироваться в пределах 7-9. При установке фермы не на потолок, в виде раскосов допускается использование треугольной решётки.

Изготовление и сварка

Весь процесс изготовления базируется на выполнении действий в определённой последовательности и соблюдении нескольких правил, которые позволяют собрать надёжную и качественную металлопрофильную конструкцию:

  • для сборки и скрепления всех элементов конструкции необходимо пользоваться прихватками или спаренными уголками;
  • конструирование верхнего пояса фермы подразумевает использование двух тавровых разносторонних уголков, которые стыкуются меньшими сторонами;
  • для соединения нижнего пояса конструкции следует использовать уголки с равными сторонами;
  • большая и длинная ферма соединяется посредством накладных пластин, а чтобы получить равномерное распределение нагрузки следует использовать парные швеллеры;
  • при монтаже раскосов требуется выдерживать угол в сорок пять градусов, а установка стоек выполняется под углом в девяносто градусов;
  • раскосы и стойки крепятся посредством тавровых или крестообразных уголков с равными сторонами;
  • при изготовлении цельносварных конструкций целесообразно использовать тавры;
  • собрав конструкцию посредством прихваток можно выполнять сварочные работы ручного или автоматического типа с последующей зачисткой всех швов.

На завершающем этапе необходимо обработать всю конструкцию качественным антикоррозийным составом и краской.

Подводим итоги

Качественные и грамотно выполненные металлические фермы должны соответствовать всем нормам безопасности и возводиться в соответствии с установленными государственными стандартами.

Чем выше возводимая ферма, тем больше её несущая способность, что необходимо учитывать при проектировании и выполнении узлов соединений.

Профильные трубы являются недорогими, лёгкими, экономичными и прочными элементами и относятся к категории идеальных вариантов для изготовления объёмных стропильных ферм.

Источники: http://stylekrov.ru/fermy-iz-profilnoj-truby.html, http://www.chipmaker.ru/topic/21388/, http://netosadkam.ru/ustrojstvo-kryshi/stropilnaya-sistema/ferma/iz-profilnoj-truby.html

Источник: http://restart24.ru/truby/raschet-fermy-iz-profilnoj-truby-2.html

Изготовление ферм из профильной трубы своими руками

Современное строительство невозможно без задействования грамотных расчетов. Изготовление ферм из профильной трубы – это процесс крайне трудоемкий, но в результате внимательной работы вы получите прочную конструкцию, которая сможет выдержать огромную нагрузку.

Как правильно выбрать ферму, какие тонкости необходимо учитывать при расчетах, и как сделать красивую и долговечную конструкцию при использовании простейшей математики?

Ферма и ее элементы

Ферма относится к простым архитектурным конструкциям и служит для того, чтобы связывать опоры.

Если ее правильно сконструировать, то она будет отличаться прочностью, долговечностью и хорошей устойчивостью к внешним нагрузкам.

Благодаря тому, что весь вес приходится не на отдельные части ферм, а на так называемые узлы, – места, где сходятся несколько стержней – у таких конструкций высокая несущая способность.

Выбор профилированных ферм

Перед тем как приниматься за расчет материалов и вычислять опорные способности, стоит учесть следующие факторы:

  • форма будущей крыши, ее размер и контуры;
  • материал, который будет применяться для нижнего и верхнего пояса фермы;
  • угол и нагрузка, которая будет осуществляться на крышу.

Форма крыши в этом вопросе определяет очень многое. Конечно, односкатная кровля проще прочих, но также существует двускатная, купольная, шаровая и арочная. Последняя гораздо сложнее в конструировании, так как нужно распределить вес равномерно.

Изначально у металлических труб круглое сечение, а в процессе обработки горячим или холодным прокатом они приобретают форму, которая вам необходима: квадратная, прямоугольная или овальная. Проще всего монтировать ферму квадратного сечения, поэтому, если вы не хотите усложнять строительство, примите это к сведению.

Изготовление фермы

Если углубляться в конструкцию, то ферма состоит из таких составляющих:

  • нижний и верхний пояса;
  • раскос;
  • узловая фасонка;
  • листовая накладка;
  • крепежи;
  • кровельный несущий Z-профиль.

Все эти элементы скрепляются в производственных условиях или на земле, так как невозможно правильно закрепить все на месте. Уже готовые фермы поднимают, а затем крепят к обвязке, чтобы образовать каркас навеса.

Виды и формы ферм

Перед тем как приниматься за расчеты, нужно определиться с видом кровли. От этого зависит такой немаловажный параметр, как высота фермы. Чем меньше вес конструкции, тем больше должна быть высота.

В зависимости от наклона крыши, существует несколько вариантов изготовления фермы:

  • от 6 до 15 градусов;
  • от 15 до 20 градусов;
  • от 22 до 35 градусов.

В свою очередь, существует несколько видов ферм, таких как полигональные, треугольные, односкатные трапециевидные и с параллельными поясами.

  1. Треугольные фермы являются классическими конструкциями, когда требуется изготовить навес или крутой скат. Такие фермы очень просты в исполнении, но могут возникнуть трудности при сварке острых опорных углов.
  2. Полигональные фермы чаще всего используют при покрытии больших площадей, в каком-то смысле они становятся незаменимым компаньоном таких построек. Они обладают высокой прочностью, но и сварка гораздо сложнее.
  3. Ферму с параллельными поясами проще рассчитать и сварить, так как она имеет повторяющиеся детали.
  4. Если задача состоит в том, чтобы построить надежную конструкцию, то строители прибегают к односкатной трапециевидной ферме. Такая ферма прочно фиксируется.

Решетки не элемент дизайна

Вы наверняка обращали внимание на уникальный дизайн внутренних решеток ферм. Они подбираются не столько из эстетических соображений, сколько из практических. Главная задача при строительстве крыши – распределить нагрузку от центра тяжести по всем направлениям, поэтому вы должны не только иметь живое воображение, но и быть математиком.

При должном внимании в итоге можно получить правильно сконструированную крышу при минимальных затратах на материалы. Вся опора должна приходиться на узлы – только так удастся добиться простой и в то же время прочной конструкции.

Пошаговая инструкция:

  1. Сварите фермы на земле (или столе) по заранее выбранной схеме. Незачем экспериментировать и придумывать свои формы – в Интернете полно схем, которые сконструированы опытными строителями. Это отличный вариант для тех, кто не уверен в своих инженерных способностях.
  2. Затем устанавливаются вертикальные опоры. При плохом глазомере их можно проконтролировать отвесами.
  3. Продольные трубы нужно приварить к опорным стойкам.
  4. Затем фермы отдельно привариваются к продольным трубам.
  5. Все места соединения необходимо очистить перед покрытием их краской.

Нельзя точно сказать, какой вид фермы лучше или хуже, поэтому выбор полностью зависит от вас. При наличии грамотно составленного чертежа и желании сделать все качественно и аккуратно вы легко сможете изготовить металлическую ферму самостоятельно.

Источник: http://KrovlyaMoya.ru/materialy/izgotovlenie-ferm-iz-profilnoj-truby-svoimi-rukami.html

Конструкция навеса из профильной трубы своими руками – чертежи, инструкция

Конструкции навесов из профильных труб можно встретить во многих местах: во дворах загородных домов, на территории летних кафе, на автостоянках и других общественных местах. Главное их преимущество заключается в том, что сделать всё это можно своими руками. Для этого не нужно обладать специальными навыками и знаниями, достаточно следовать подробным инструкциям.

Сфера применения и устройство навеса из профильной трубы

Металлический профиль сегодня стал одним из самых популярных и востребованных материалов для изготовления навесов различных видов и типов с поликарбонатным покрытием, так как главным его преимуществом является длительный срок службы. Если за такой постройкой ухаживать должным образом, то она сможет простоять не один десяток лет. Такие навесы могут применяться в самых различных местах:

  • на автостоянках;
  • в загородных частных домах для создания больших крытых участков территории;
  • в различных общественных местах.
Читайте также:  Как сделать качественный ремонт кровли своими руками: качественное устранение проблем

Наиболее популярным на сегодняшний день является арочный тип изделия. Сделать его намного сложнее, чем одно- или двускатный, но зато смотрится он очень эффектно. Такой навес строится отдельно от дома или примыкают его боковой частью.

Кроме этого, существуют навесы купольной, дуговой, пирамидальной формы, а также односкатные и двухскатные.

Помимо поликарбоната, для устройства крыши можно использовать шифер или металлический профнастил. Поэтому, можно сказать, что сложность возведения навеса из профтрубы напрямую зависит от выбора конструкции каркаса и материалов, выбранных для устройства кровли.

Подготовительные работы: разработка чертежа

Для начала необходимо точно определиться с местом размещения навеса, так как это очень важно для выбора материала будущей конструкции и покрытия кровли.

Лучше всего размещать их на ровной местности или возвышенности, так как там легче будет сделать необходимый дренаж.

Если вы решите построить конструкцию в низине, то собирающаяся вода «заставит» вас делать дополнительную ливневую канализацию, что повлечёт за собой непредвиденные расходы.

Выбор места для строительства навеса — очень важный этап работы.

Также важно сделать предварительный чертёж навеса из металлического профиля. Кроме расположения стоек, необходимо учесть сечение профильных труб. Если длина конструкции не будет превышать 6 м, а ширина 4 м, то для устройства опор можно взять трубу с сечением 60х60 мм. Для возведения конструкции больших размеров берут трубу с сечением 80х80 мм.

Предварительный чертеж навеса из профильной трубы необходим для расчёта материала.

Список необходимых инструментов

Для изготовления металлического навеса вам понадобится определённый набор инструментов:

  • строительный уровень;
  • штыковая лопата;
  • аппарат для сварки;
  • рулетка;
  • правило (уровень);
  • дрель;
  • болгарка;
  • перфоратор;
  • болты и шайбы;
  • профильные металлические трубы;
  • шурупы для кровли со специальными прокладками;
  • строительный уголок;
  • поликарбонат, профнастил или шифер;
  • цемент, песок, средний гравий;
  • фланец.

Расчёт необходимого количества профильных труб

Для возведения небольшого односкатного навеса необходимо произвести точные расчёты и составить предварительный чертёж:

  1. Навес длиной в 6 м должен иметь 8 опорных металлических стоек. Для этого можно использовать металлический профиль с сечением 80х80 мм. Толщина стенок трубы должна быть более 3 мм для большей устойчивости конструкции.
  2. Одна сторона конструкции должны быть выше второй в зависимости от выбранного кровельного материала. Так, например, для поликарбоната будет достаточно угла наклона от 20 до 25 градусов.
  3. Для каждой пары стоек должны быть предусмотрены конструкции усиления, называемые фермами. Они изготавливаются из равнополочных уголков или профиля с сечением 60х60 мм.
  4. Обрешётку наваривают с шагом в 1 м из металлической профильной трубы сечением 40х40 мм. Такой навес может выдержать около 400 кг снега при условии, что конструкция будет установлена стационарно.
  5. Для устройства стоек понадобится 8 профильных труб.
  6. Для обрешётки кровли понадобится 12 профилей. В некоторых случаях владельцы домов экономят, устанавливают вместо 8 стоек всего 6. Также можно сократить количество труб для обрешётки, но специалисты не рекомендуют этого делать, поскольку это приведёт к потере жёсткости, а в будущем и к разрушению всего сооружения.
  7. Основа односкатного навеса представляет собой треугольник из профильных труб, который имеет один угол в 90 градусов. Его больший катет должен равняться расстоянию, которое соответствует длине от торцевого края стойки до стены здания или до внешней стороны противоположной стойки, если навес построен вдалеке от других домов.

Односкатный навес

Данная конструкция является наиболее простой. Для её изготовления нужно:

  1. Установить опоры и залить скважины. Расстояние между стойками должно быть от 1 до 1,5 м. Если для кровли используется шифер, профнастил или натуральная черепица, то эта величина составляет 1,2 м.
  2. Наметить расположение опорных столбов, натянуть строительную верёвку между ними по ровной линии. Для каждой стойки выкопать ямы глубиной не менее 60 см, и диаметром 20 см. Армировать трубы специальными планками (пятками), которые привариваются к низу каждой из труб. Они затем зальются полностью бетоном, и будут удерживать в вертикальном положении всю конструкцию.
  3. На дно каждой ямы уложить и утрамбовать небольшой слой песка. Затем установить опору строго вертикально по уровню, и залить бетоном (смешать песок, цемент и гравий в соотношении 3:1:3). После этого опору несколько раз немного приподнять и опустить, чтобы смесь полостью проникла во внутреннюю полость профиля.
  4. Проверить строительным уровнем вертикальное положение всех опор, оставить их до полного высыхания бетона. Обычно это занимает 3–7 дней, в зависимости от погодных условий. Если вы строите навес на имеющемся бетонном покрытии, то металлические стойки можно просто прикрутить к основанию, предварительно наварив на низ труб специальные квадратные пластины.
  5. Сформировать верхнюю часть односкатного навеса. Для этого надо сварить две трубы, которые расположены по катетам конструкции. Затем осуществить замер гипотенузы фермы, отрезать профиль нужной длины, приварить её на определённое место. Если используется труба с прямоугольным сечением, то необходимо смонтировать её таким образом, чтобы она своей большей стороной была повёрнута наверх, что облегчит крепление облицовки.
  6. Армировать готовую навесную конструкцию. Для этого в металлическом треугольнике между наибольшим катетом и его гипотенузой приварить куски профильной трубы.
  7. Рассчитать и установить все элементы каркаса. Для этого к меньшему катету каждого элемента треугольной формы приварить металлические планки. При этом сторона каркаса должна делить планки на две одинаковые части.
  8. В этом элементе каркаса сделать четыре одинаковых отверстия для того, чтобы прикрепить навес к стене дома. Для этого понадобится ещё один человек, который будет помогать устанавливать основание, и намечать положение отверстий для анкерных болтов. Но так как односкатные конструкции с профнастилом или шифером очень тяжёлые, то этого крепежа может не хватить, поэтому придётся ставить дополнительные стойки, которые прикручиваются к стене. Односкатный навес, в котором кровля сделана из листов поликарбоната, намного легче и поэтому дополнительные крепления возле стены не понадобятся.
  9. Крепление поликарбоната на крышу навеса производится без снятия защитной плёнки. С помощью дрели надо высверлить отверстия на листах. При этом от края придётся отступить 4 см. Используются специальные термошайбы с уплотнительными кольцами и заглушками. В процессе крепления поликарбоната к крыше навеса нужно наложить на высверленное отверстие термошайбу, затем закрутить её с помощью самореза, закрыть специальной шляпкой с заглушкой. Крепление должно входить строго перпендикулярно по отношению к поверхности листа покрытия кровли. Закручивать нужно туго, но при этом нельзя перетягивать, чтобы не испортить поверхность листа.
  10. Все листы поликарбоната на крыше навеса стыковать с помощью специального разъёмного профиля. Низ его прикрутить на обрешётку ещё до укладки кровли. Крышку пристегнуть с помощью зубчатого замка, в котором «лапки» находятся на двух частях профиля.
  11. Затем закрыть все боковые срезы поликарбонатных листов специальной перфорированной лентой и торцевым профилем. Таким образом вы сможете защитить воздушные каналы кровли от грязи и проникновения влаги.

Арочная конструкция

Строительство арочного навеса производится практически таким же образом, как и односкатного, однако они отличаются большей эстетичностью и функциональностью.

Самостоятельно арочный навес построить достаточно тяжело, так как для этого необходимо иметь специальное ручное или электрическое оборудование для того, чтобы можно было легко согнуть металлический профиль. В домашних условиях выполнить такие действия практически невозможно.

Двускатные навесы

Двускатный навес монтируется аналогично односкатному, однако в конструкции присутствует два треугольника, которые расположены зеркально относительно друг друга. Кровля такого навеса образуется двумя наклонными плоскостями под определённым углом.

Из-за наличия конькового узла такая конструкция имеет более сложную систему строения, но зато он может перекрыть намного большую площадь участка.

Двускатный навес из профильной трубы может накрыть территорию большой площади.

Многоскатные навесы

Такие конструкции используются для покрытия больших площадей, таких как автостоянки, выставочные павильоны и т. д. По своей сути они представляют собой серию последовательно расположенных двухскатных конструкций. Здесь, кроме конькового узла, который находится в верхних точках, надо будет создать систему водоотведения.

Как сварить профтрубу

В процессе проведения любых сварочных работ необходимо соблюдать технику безопасности. Также каждый сварной шов после завершения всех работ необходимо зачистить от шлака, чтобы стыков не было. Это можно сделать обычной болгаркой со специальной металлической насадкой «ёжиком».

Как согнуть металлическую трубу

Для этого используется специальный трубогиб. С его помощью можно легко сгибать различные виды металлического профиля. Но если под рукой нет подобного инструмента, то поможет справиться с задачей болгарка и сварка.

Очень важно при сгибании различных труб не допустить появления трещин и больших изломов, которые не должны быть в конструкции навеса. Также они не должны быть сплющенными. В процессе работы с ручным трубогибом необходимо прилагать немалые физические усилия, поэтому его нельзя использовать для сгибания профиля с сечением более 40 мм.

Внешняя отделка конструкции

После того как конструкция каркаса навеса сварена полностью и очищена от окалины, необходимо обезжирить все металлические элементы перед их покраской. Для этого можно использовать обычный растворитель, ацетон или бензин, которому нужно дать время высохнуть. После этого можно приступать к процессу грунтовки.

Грунтовка сможет защитить металл от преждевременной коррозии, и, тем самым, существенно продлит срок его службы, а также уменьшит расход краски.

Построить металлический навес из профильной трубы самостоятельно можно достаточно быстро, без особых усилий, если вы имеете соответствующие материалы, чертежи и необходимые инструменты. Самой простой конструкцией, которую можно возвести на территории загородного дома, является односкатный навес. Главное при этом, соблюдать все правила монтажа, точно следовать разработанной схеме проекта.

Источник: https://maja-dacha.ru/kak-sdelat-naves-iz-profilnoy-trubyi-svoimi-rukami/

Ссылка на основную публикацию