Особенности и виды стропил из профильных трубы

Покрытия металлокаркасных зданий в своей основе состоят из стропильных и подстропильных конструкций, прогонов, фонарных световых конструкций (при необходимости), связей и ограждающих конструкций кровли.

Наиболее широкое распространение в покрытиях промышленных зданий, ангаров, складов, спортивных комплексов, торговых центров, где требуется перекрытия больших пролетов, получили  стальные стропильные фермы.

Стропильные фермы. Общие положения.

Фермы экономичны по затратам металла и просты в изготовлении, им довольно легко можно придать любую форму в соответствии с заданными условиями архитектуры, технологией производства, требованиями расчетной работы под нагрузкой.

 Стропильная ферма представляет собой решетчатую конструкцию, воспринимающую нагрузки от кровельного покрытия, перекрывающая поперечный пролет здания и опирающаяся на несущие элементы этого здания (колонны, стены).

При разряженной сетке колонн, где расстоянии в продольном направлении 12 и более метров, между колоннами вдоль здания устанавливают дополнительные фермы, которые служат опорой для промежуточных стропильных ферм. Такие дополнительные фермы называются – подстропильными. Стропильные и подстропильные фермы различаются по очертанию поясов, видам решетки, марки прокатного профиля.

Окончательный выбор типа фермы зависит от назначения здания, профиля кровли, системы водоотведения, климатического района, материала покрытия, и экономических факторов.

Типы стропильных ферм

Стропильные фермы различают по очертанию поясов, виду решетки и типу сечения стержней ферм.

  • Очертания ферм зависят от  назначения здания и принимаются в соответствии с проектной конструкцией сопряжения с примыкающими элементами, статистической схемой и видом нагрузок, условиями эксплуатации и типом покрытия кровли. В зависимости от очертания поясов, фермы подразделяются на сегментные, полигональные, трапецеидальные, с параллельными поясами и треугольные.
  •  Фермы треугольного очертания – применяются в консольных и балочных системах при сосредоточенной нагрузке в середине пролета, а так же в зависимости от условия эксплуатации при необходимости задать значительный уклон кровли.

Треугольные фермы обладают рядом существенных недостатков, а именно сложность конструктивного исполнения опорного узла, что допускает только шарнирное сопряжение фермы с колонной, при котором снижается поперечная жесткость здания.

Стержни решетки в средней части фермы получаются слишком длинные, их сечение подбирается по предельной гибкости, что в итоге приводит к перерасходу металла. Фермы с параллельными поясами — обладают равными длинами элементов решетки, одинаковыми схемами узлов, повторяемостью элементов и деталей, что позволяет унифицировать такую конструктивную схему,  и способствует индустриализации их изготовления.

В настоящий момент за счет своих преимуществ фермы с параллельными поясами получили наиболее широкое распространение и являются основным типом в покрытиях зданий.

Однако стоит отметить, что по своему очертанию они далеки от эпюры моментов и по расходу стали не экономичны.

  • Сегментные фермы – криволинейное очертание пояса полностью повторяет эпюру моментов, что в теории позволяет изготовить такую ферму со значительной экономией по расходу стали, но сложность изготовления такой конструкции повышает трудоемкость производства, в связи с чем, практически не применяются.
  • Фермы полигонального очертания – достаточно близко соответствуют параболическому очертанию эпюры моментов, с переломом пояса в каждом узле, но без применения криволинейных участков. Применяются в основном только для конструирования тяжелых ферм больших пролетов и мостовых конструкциях.
  • Фермы трапецеидального очертания – по сравнению с треугольными, имеют преимущества в более простой конструкции узлов, а также  позволяют устроить жесткий рамный узел, что повышает жесткость всего каркаса здания. Решетки таких ферм не имеют длинных стержней в середине пролета, и своей формой ближе к очертанию эпюры моментов.

Типы решеток ферм – выбираются в зависимости от схемы приложения нагрузок, очертания поясов и конструктивных требований. От типа выбранной решетки зависит вес фермы, трудоемкость ее изготовления и внешний вид.

  • Треугольная система решетки – применяется в фермах с параллельными поясами или трапецеидального очертания, дает наименьшую суммарную длину решетки и наименьшее число узлов при кратчайшем пути усилия от места приложения нагрузки до опоры. Различаются фермы с восходящими и нисходящими опорными раскосами. Недостатком данной системы является наличие длинных сжатых раскосов, что требует дополнительного расхода стали для достижения расчетной устойчивости.
  • Раскосная система решетки – наиболее целесообразное ее применение при малой высоте ферм, а так же при условии, когда по стойкам передаются большие усилия.

Изготовление раскосной решетки трудоемкое и требует большого расхода металла.

Путь усилия от узла с приложенной нагрузкой до опоры длинный, идет через все узлы и стержни решетки, поэтому при проектировании по максимуму закладывается, чтобы наиболее длинные элементы – раскосы — были растянуты, а стойки – сжатыми.

Шпренгельная решетка – применяется в случае сосредоточения нагрузок к верхнему поясу  при их вне узловом приложении, а так же при необходимости уменьшения длины расчетного пояса.

Устройство шпренгельной решетки дает возможность получить оптимальное расстояние между элементами поперечных конструкций при рациональном соблюдении угла наклона раскосов, с возможностью уменьшения расчетной длины сжатых стержней.

В стропильных фермах шпренгельная решетка позволяет сохранить нормальное расстояние между прогонами, удобное для поддержания элементов кровли, либо позволяет заложить промежуточный узел необходимый для опирания крупнопанельного настила кровли.

Устройство шпренгельной решетки трудоемко, и в некоторых случаях требует дополнительного расхода металла. Если нагрузка на ферму действует в обоих направлениях, то целесообразно использовать крестовую решетку. В фермах с поясами, выполненными из тавров возможно применение перекрестной решетки, где раскосы крепятся непосредственно к стенке тавра.

Ромбическая и полураскосная решетка – обладают большой жесткостью благодаря взаимодействию двух систем раскосов, оптимальны при работе конструкций на большие поперечные силы. В основном применяются в мостах, мачтах, башнях, связях и где требуется большая высота ферм.

     Сечение стержней ферм – выбор определяется в основном назначением и конструкцией фермы. Стропильные фермы проектируют из парных горячекатаных уголков, из прямоугольных электросварных профилей, швеллеров, круглых труб, с поясами из тавров и широкополочных двутавров, в некоторых случаях возможно применение ферм из одиночных уголков.

Наиболее распространенный вид сечения элементов ферм — парные уголки, применяются во всех климатических районах в сочетании с легкими и тяжелыми ограждающими конструкциями, при пролетах зданий 18-42м.

Такое решение,  удобно для конструирования узлов на фасонках и узлов примыкания прогонов, покрытий и связей, обладает широкими возможностями при проектировании по подбору типа фермы, а так же разнообразием выбора площадей сечения элементов.

Однако большое число дополнительных элементов (косынок, фасонок, накладок) увеличивает расход стали и трудозатраты на изготовление.

Более рациональным конструктивным решением, позволяющим снизить массу, трудоемкость изготовления и монтажа металлоконструкций, является применение в конструкции стропильных ферм круглых труб или прямоугольных гнутозамкнутых профилей.

Экономия достигается благодаря рациональной форме профиля и безфасоночным соединениям элементов решетки с поясом фермы.

Большим преимуществом трубчатых стержней так же является их равноустойчивость в двух плоскостях, хорошая обтекаемость, удобство окраски в эксплуатации и стойкость против коррозии.

Оптимальное конструкторское решение стропильной фермы – пояса из тавров с решеткой из горячекатаных уголков. Область применения такая же как и у ферм из парных уголков, но за счет крепления уголков на стенке тавров позволяет обойтись без фасонок, соответственно сокращается объем стали и упрощается процесс изготовления.

Особенности расчета и схемы стропильных ферм

Схемы ферм достаточно разнообразны и зависят от технологических условий эксплуатации здания, конструкции кровли, технико-экономических и архитектурных соображений. На основе этих данных определяется длина пролета, высота фермы, очертания пояса, величина уклона и т.д.

При малоуклонных кровлях применяются фермы трапециевидного очертания для  кровли уклоном 5-10% и с параллельными поясами для кровель, не заполняемых водой при уклоне 2,5%, решетка малоэлементная, простой формы. Кровли с большим уклоном проектируются из треугольных ферм или двухскатных с параллельными поясами.

В многопролетных зданиях с наружным отводом воды в основном используются односкатные фермы.

При расчете в стропильных фермах определяются усилия в узлах и стержнях ферм в зависимости от нагрузок. На фермы действует несколько нагрузок для каждой, из которой  необходимо определять усилия:

  • постоянная нагрузка, – в которую входит собственный вес фермы, вес прогонов, кровельного покрытия и  утеплителя, фонарей, связей по покрытию;
  • временная нагрузка – от подвесного подьемно-транспортного оборудования, подвесных коммуникаций и оборудования, осветительных установок, вентиляции и т.п., при больших пылевыделениях учитывается нагрузка от пыли;
  • атмосферные нагрузки – снег, ветер. Снеговые нагрузки при расчете элементов покрытия являются основными, определяющими размеры сечения, особенно при легкой кровле. В некоторых случаях доля снеговой нагрузки в расчетных усилиях достигает 60-70%.

Генеральные размеры ферм – длина и высота. Длина пролета ферм оговаривается в техзадании и определяется эксплуатационными требованиями и компоновкой здания.

Оптимальная высота принимается из условия наименьшего веса фермы с учетом обеспечения необходимой жесткости и возможности транспортировки укрупненных элементов, так же высота фермы может назначаться исходя из условия необходимости размещения техкоммуникаций в межферменном пространстве.

Источник: http://prommetkon.ru/produkciya/fermy-stalnye

Расчет и изготовление металлических ферм из профильной трубы

Металлические фермы из профильной трубы незаменимы при строительстве торговых павильонов, спортивных комплексов, складов, промышленных зданий.

В частном домовладении их можно использовать при возведении кровли или навеса.

Эти металлоизделия часто используются в индивидуальном строительстве, при этом мало кто из неспециалистов знает, как сделать расчет фермы из профильной трубы.

Назначение ферм

Ферма — это горизонтальный каркас строительного объекта, «скелет» перекрытия. Фермы делают из прямых металлических труб, соединяя их в узлах жестко или с помощью шарниров.

В итоге получается подвесная конструкция. Как правило, эта деталь кровли состоит из верхнего и нижнего поясов, соединенных раскосами и стойками.

Такими системами перекрывают большие пролеты. Они дешевле балок и помогают снизить себестоимость строительства. Так строят мосты, заводы, стадионы, торговые центры.

Металлические системы продаются в готовом виде. Для частника это крайне удобно, так как в этом случае все расчеты уже сделаны.

Виды

Купить готовую ферму — оптимальный вариант, так как от правильного расчета нагрузки на эту деталь зависит прочность всей кровли. Сделать самостоятельно расчеты и чертежи фермы сложно.

Чтобы ферма из профильной трубы прослужила долго, нужно знать, как правильно выбрать материал, уметь рассчитать нагрузку на каждую часть конструкции.

Кроме того, нужно знать, как сварить ферму — неправильно сваренная система может привести к обрушению всего сооружения. Приобретая готовые типовые фермы, вы будете избавлены от этих сложностей.

На стропила закрепляют все остальные слои кровельного пирога, поэтому они должна быть прочными и долговечными.

Лучше всего этим требованиям отвечают стропильные системы из профильной трубы, но в частном домовладении могут использоваться и деревянные стропила.

Конструкцию стропильной фермы выбирают, исходя из формы верхнего перекрытия дома, угла наклона крыши и длины пролета.

В зависимости от уклона кровли, используют строительные фермы следующих конструкций:

  • покатость 22 – 30º — используют треугольные фермы из профильной трубы с высотой, равной 1/5 длины пролета;
  • покатость 15 – 22º — подойдет система с высотой, равной 1/7 пролета;
  • покатость 6 – 15º — ставят трапециевидные системы с высотой 1/7 или 1/9 пролета.
Читайте также:  Конструкция двухскатной мансардной крыши: особенности и способы укладки

Конструкции ферм из профильных труб по форме могут быть:

  • полукруглые;
  • двускатные;
  • односкатные;
  • плоские.

Для потолков со сложной геометрией с высоко поднятым над опорами центром используют фермы из профильной трубы, называемые «полонсо». Они представляют собой треугольник со стойками ломаной формы.

Расчет формы

Для расчетов потребуется калькулятор и два нормативных документа:

  • СНиП, П-23-81, стальные конструкции;
  • СНиП, 2.01.07-85, нагрузки и воздействия.

Первый показатель, который нужно рассчитать, — угол наклона скатов. Его величина зависит от архитектурных особенностей будущего здания и от количества годовых осадков — чем больше выпадает снега, тем круче должны быть скаты.

Зимой на кровле большой площади могут скопиться тонны снега. Конструкция должна удержать этот вес, ее задачей является распределение нагрузки по опорам и лагам.

Далее вычисляют параметры базовых углов. Для этого нужно знать размер пролета, число и габариты панелей.

Высота в середине пролета для фермы треугольного типа вычисляется по формуле Н=1/4×L, для ферм с параллельными, полигональными, трапециевидными поясами — по формуле Н=1/8×L. L — длина фермы.

Важно: металлические фермы для односкатной крыши с наклоном не более 10º должны быть асимметричными.

Для двускатной кровли обычно выбирают фермы с висячими стропилами. Угол уклона раскосов должен находиться в пределах 35 – 50º. От точности вычисления зависит надежность и долгий срок службы конструкции.

Произведя расчеты, делают чертеж фермы, подсчитывают сколько нужно приобрести материала, а именно – профильной трубы.

В индивидуальном строительстве для изготовления ферм вместо профильной трубы можно использовать облегченные металлические оцинкованные профили (ЛСТК).

Они удобны тем, что их можно скреплять специальными болтами. Но чаще стропильные системы изготавливают из стальных балок, соединяя их сваркой.

Профильные трубы — строительный металлический прокат, представляющий собой трубы с сечением некруглой формы. Наиболее распространены трубы из квадратного и прямоугольного профиля.

Профильные трубы изготавливают из углеродистой и легированной стали. Изделия отечественного производства имеют сечение от 1×1 см до 50×40 см и изготавливаются из металла толщиной от 0,1 до 2,2 см. Длина труб – от 6 до 18 метров.

Если длина фермы превышает 10 метров, то металлическими должны быть не только стропила, но и коньковые опоры с мауэрлатом. К недостаткам стропил из профилированных труб относят дороговизну и значительный вес.

Изготовление стропильного изделия

При изготовлении системы из ЛСТК главные связки выполняют, прихватывая трубы двойными уголками.

К верхнему поясу перемычки и раскосы монтируют с помощью уголков с неравными сторонами, стыкуя их по короткой стороне.

Детали нижнего пояса тоже стыкуют уголками с неравными сторонами. Главные элементы соединяют с помощью накладных пластин.

Рассмотрим подробнее изготовление ферм из профильной трубы сварным методом.

Фермы лучше изготавливать из прямоугольных или квадратных труб, так как имеющиеся у них ребра обеспечат конструкции хорошую устойчивость.

Стропильную ферму нужно изготавливать только из стали, устойчивой к окислению и другим агрессивным атмосферным факторам.

Толщина металла и сечение трубы должны соответствовать параметрам, заложенным в проекте. Соблюдение этих условий обеспечит стропильной конструкции нужную несущую способность.

Каждый сварочный шов проверяют на качество, поскольку именно от него будет зависеть надежность будущей конструкции.

Когда сварка ферм из профильной трубы закончится, останется только обработать швы антикоррозийным составом и покрыть их краской.

Этапы сваривания кровельной системы из металлических профильных труб:

  1. выравнивают верхний и нижний пояс;
  2. вваривают между поясами перемычки;
  3. на конструкцию из двух поясов и расположенных к ним под углом 90о перемычек приваривают раскосы — отрезки трубы, срезанные под углом.

Первую ферму можно использовать как шаблон для изготовления остальных.

Совет: резать металлопрофиль под углом удобнее всего с помощью резочного станка. Такое устройство можно взять напрокат или сделать самостоятельно из болгарки.

При небольшом объеме работ, например, при изготовлении системы для навеса или ворот, резать металлопрофиль можно просто болгаркой.

Для подъема системы из профильных труб на высоту придется использовать подъемные механизмы: кран или лебедку. Стропы закрепляют в узлах верхнего пояса в 2 или 4 местах.

Для временного закрепления ставят парные расчалки под углом к горизонту не больше 45о. Затем трубы приваривают к колоннам, предварительно проверив вертикальность системы.

Сваривание труб из металлопрофиля – еще одна актуальная тема. Для соединения металлопластиковых труб можно использовать ручную, дуговую и газовую сварку.

Так как профильные трубы делают из углеродистой и низколегированной стали (нержавейку используют редко), сваривать их можно по обычным технологиям.

Любые виды решетчатых конструкций, в том числе и кровельные фермы, изготавливают из стали толщиной не более 1 см. Длина соединений не должна превышать 40 см.

Сварные соединения фермы по-разному расположены в пространстве, поэтому сварку удобно выполнять полуавтоматом со шлангом, проволокой, заполненной флюсом, или проволокой с самозащитой.

В индивидуальном строительстве используют ручную сварку отдельными электродами. Автоматическое сваривание использовать не экономично.

Первым делом варят стыковочные швы, а затем угловые. Такой порядок позволяет избежать напряжения металла в узле.

Если швы расположены поблизости друг от друга, то перед выполнением второго шва нужно охладить металл для предупреждения пластических деформаций.

Узлы сваривают, начиная от середины. В начале накладывают швы большего сечения, затем меньшего. Каждый элемент системы прихватывают с двух сторон.

Длина соединения не должна быть меньше 3 см, катет соединения — не меньше 0,5 см. Прихваты и сварной шов должны быть выполнены из одного материала — это нужно для постоянства напряжения металла в шве.

Строительные технологии быстро развиваются. Еще недавно здания строили только из камня или дерева, сейчас же востребованы сооружения, которые можно возвести максимально быстро.

Это можно сделать, используя профилированные трубы из металла и современные материалы: поликарбонат, пластик, профилированный лист, плитные утеплители.

Без металлических ферм из профильной трубы строительство таких конструкций было бы невозможно.

Источник: http://kroemsami.ru/izgotovlenie-metallicheskix-ferm-iz-profilnoj-truby.html

Металлические фермы из профильной трубы — стропильные конструкции

Металлоконструкции, состоящие из соединенных решетчатых стержней, в строительном мире называют фермами. Производство таких конструкций считается трудоемким, по сравнению со сплошными балками, но более экономичным. Для изготовления ферм применяется парный материал, а для их соединения используются косынки. Вся конструкция монтируется при помощи сварки или клепок.

Фермы из профильной трубы применяются в перекрытиях промышленных зданий и жилых домов, при строительстве мостов, объектов связи, грузоподъемных кранов, опор электропередачи, транспортных эстакадах и др.

Металлические фермы из профильной трубы имеют ряд недостатков:

  • для монтажа и подъема конструкции, ввиду ее большого веса, необходимо применять специальную технику;
  • фермы из профильных труб обладают небольшим коэффициентом сопротивления к повышенным температурам, поэтому во время пожара кровля может рухнуть;
  • установка фермы – очень дорогостоящая работа.

В зависимости от размеров здания, видов кровельного покрытия, от нагрузки, строятся треугольные или трапециевидные фермы.

Стропильная ферма – это висячая металлоконструкция, которая состоит из стоек, раскосов, нижнего и верхнего пояса. Выбор конструкции зависит от уклона кровли, нагрузки, длины пролета и расположения перекрытия чердака.

Угол уклона крыши 22-30 градусов

Треугольные фермы из профильной трубы используют, когда угол уклона крыши составляет от 22 до 30 градусов. Высота ее должна иметь 1/5 длины пролета. По весу такая конструкция получится небольшой, стены можно сооружать невысоко – в пределах чердака.

При размерах пролета в 14-20 метров вес конструкции можно снизить, применяя нисходящие раскосы. Количество панелей в таких случаях должно быть не меньше восьми, а длина панелей верхнего пояса будет составлять – 1,5 -2,5 м. Подходящим кровельным материалом будет железо, этернит, шифер.

В этом случае берется высота фермы в 1/7 всей длины пролета. Чтобы увеличить высоту на 0,16-0,23 относительно длины пролета, нижний пояс делают ломаным. В результате вес конструкции становится меньше на 30% по сравнению с треугольной фермой. Чтобы применять такие фермы, необходимо вмонтировать 8 панелей с длиной пролетов не более 20 метров.

При небольших уклонах крыши применяется трапециевидная ферма. Её высота должна составлять от 1/7 до 1/9 длины пролета, тогда вес конструкции снизится. Если потолок не будет подвешиваться к конструкции, то в качестве раскосов нужно применить треугольную решетку.

Число панелей рассчитывается аналогично расчету для треугольной фермы. Если длина стен чердака окажется мала, то у опор предусматриваются переломы крыши. Когда подвешивание потолка все-таки необходимо, то панели конструкции должны быть одинаковой длины – 1,5 – 2,5 м, а к раскосам добавляются стойки.

Для расчетов необходимо руководствоваться:

  • – СНИП, П-23-81, раздел – стальные конструкции;
  • – СНИП, 2.01.07-85, раздел – нагрузки и воздействия.

Выбор схемы. Сначала определяются контуры поясов профильной фермы. Силуэт конструкции определяется по функциям сооружения, по виду покрытия кровли, углу наклона.

Размер конструкции. Если технические требования не предусматривают других вариантов, то длина фермы рассчитывается по принципу экономии. Высота сооружения будет зависеть от типа кровельного покрытия, возможности перестановки фермы, возможности использования ее минимального веса, возможности обеспечить необходимый угол уклона поясов.

Панельные размеры определяются, исходя из расстояния между частями, которые передают нагрузку на всю металлоконструкцию. Необходимо помнить, что угол скоса у различных ферм не может быть одинаковым, и то, что размеры панели должны соответствовать этому углу.

Если форма решетки треугольная, то угол должен составлять 45 градусов. При пологой формерешетки – 35 градусов. Рассчитывая монтаж фермы, нужно обязательно учитывать расстояние между узлами конструкции. Оно, как правило, равно ширине панели.

При расчетах нельзя допускать даже малейшей погрешности. Она может привести к непредвиденным обстоятельствам во время монтажа конструкции. При составлении схемы сооружения и ее возведении целесообразнее будет проконсультироваться со специалистом.

Чтобы не делать изнурительные расчеты, можно воспользоваться готовыми типовыми проектами, которые применяются при постройке общественных зданий и сооружений.

Стропильная конструкция, выполненная из профильных труб, давно применяется в частном строительстве, потому что профильные изделия легче уголка или швеллера. Их можно легко собрать на месте, используя сварку. При строительстве крыши с тяжелым покрытием (шифер, металлочерепица, железо), монтируются стропильные системы из дерева.

Профильные трубы в строительстве кровли можно покрывать легкими материалами, такими как : ондулин, рулонный материал, прозрачный шифер, битумные гонты и др. Металлические профильные трубы изготавливаются из алюминия и стали. Характеристики металлической профильной трубы(форма, толщина стенок и размер) зависят от ее предназначения.

Профильные трубы делят по типу их изготовления:

  • электросварные холоднодеформированные;
  • трубы электросварные;
  • холоднодеформированные;
  • горячедеформированные;
  • бесшовные

Профильные трубы имеют свои преимущества. Они удобны при складировании, транспортировке, погрузке-выгрузке. Материал способен выдержать большие тепловые и механические нагрузки, поддается обработке, поэтому применяется в дизайнерском строительстве.

Алюминиевые профильные трубы применяются для изготовления перил, ограждений, окон, дверей, фасадных систем, рекламного и торгового оборудования, а также для оформления интерьера различных помещений. Незаменимы в авиастроении и судостроении, в конструкциях лифтов, а также в производстве мебели и спортивного сооружения.

Стальные профильные трубы — конструкции из стали изготавливаются из различных стальных сплавов. Профильные стальные трубы производятся нескольких видов сечения: прямоугольного, квадратного, овального, плоскоовального и каплевидного. Они отличаются высокой прочностью, поэтому применяются в строительстве легких и тяжелых металлических конструкций.

Читайте также:  Как сделать чердачную лестницу с люком своими руками: пошаговые мастер-классы с пояснениями

Оцинкованные профильные  трубы имеют квадратное и прямоугольное сечение. Они не подвергаются коррозии, обладают прекрасными эксплуатационными и эстетическими характеристиками.

Толстостенные профильные оцинкованные трубы применяются в строительно-монтажных работах, при монтаже каркасов здания.

Тонкостенные конструкции применяются в строительстве заборов, перегородок, детских спортивных площадок, внутриусадебных построек

Источник: http://VseTrybu.ru/metallicheskie-fermy-iz-profilnoj-truby-stropilnye-konstrukcii.html

Металлическая ферма из профильной трубы: расчет

Фермы из стали широко востребованы в большинстве областей промышленности, они незаменимы в строительстве жилых зданий и складских помещений, машиностроении, мебельном производстве.

Они могут быть основой для абсолютно любых сооружений, будь то стадионы, мосты, рекламные площадки, эстакады и многое другое, в том числе и для фермы из профильной трубы. Существуют даже дымовые трубы с основой из ферм. Для дымовой дополнительно защищена от воздействия высоких температур.

Впрочем, особенные свойства есть у почти всех типов таких конструкций. О них мы сейчас и поговорим подробнее.

Основная информация

Металлические каркасы из профильной (ферма для навеса– это каркас, собранный из стальных стержней, который используется как перекрытие какого-либо пространства либо в качестве основы для крыши здания и его корпуса.

Она — это «скелет» для фермы из профильной трубы, который, в последствие, облицовывается кровельными материалами и превращается в крепкий, надежный, но при этом сравнительно легкий навес или каркас здания.

Все подобные системы состоят с главной зоны, который есть несущей балкой, решеток – основной части системы и стоек или колон, которые удерживают металлические каркасы над землей.

О преимуществах применения

Металлические каркасы , которые являются решеточными конструкциями фермы из профильной трубы, обладают рядом неоспоримых преимуществ, в сравнении с цельными перекрытиями:

  • Минимальная масса;
  • Хорошая прочность
  • Экономия финансовых средств;
  • Длительный срок эксплуатации;
  • Выносливость: узлы каркаса с квадратной детали максимально крепкие, при которых высокая нагрузка переносится очень легко;
  • Возможность монтажа геометрически сложных систем.

Существует несколько характеристик, согласно которым подобные системы делятся на определенные виды, основной с них это количество «слоев» конструкции, по этому параметру выделяют две группы металлических каркасов:

  • Первая серия включает строения, все элементы которого находятся в одной плоскости;
  • Вторая серия – опоры, представляющие собою висячую систему. Она включает в себя два пояса: нижний и верхний.

Виды серий, их преимущества и недостатки

То, к какому виду будет относиться проектируемая односкатная ферма из профильной трубы, определяют некоторые факторы. Простой пример – предельная нагрузка на систему, длинна пролета, номинальный уклон системы и место, где будет размещено перекрытие.

Следующий параметр разделения – градус наклона и прочность.

Серия образцов с углом уклона 12-22-30 градусов

Их высота должна составлять одну пятую от их длины. Главным преимуществом является сравнительная легкость общей системы.

Если длина пролета превышает 12 — 14 метров, то раскосы в ней нужно устанавливать сверху вниз, а на верхнем должна монтироваться панель продолжительностью от 150 до 250 сантиметров. В итоге, строительная система длинною свыше 14 метров представляет собою два пояса с четным числом панелей.

В промышленном производстве типовые с профильной, имеющие пролет больше 20-ти метров, укрепляются специальным подстропильным сооружением с металла, которое поддерживается опорными колоннами.

Интересным представителем данной серии является Полонсо, которая являет собою две треугольные конструкции, соединенные друг с другом затяжкой. Особенности позволяют избавиться от длинных раскосов в средних панелях, что существенно снижает общий вес изделия.

Треугольные с проф. – главный представитель этой категории, есть наиболее востребованной серией в бытовом использовании

Серия образцов с углом уклона 12 — 15-22 градуса

Высота таких образцов составляет 1/7 от длины пролета. Если условия эксплуатации требуют увеличения её высота к пределам 0.16-0.23 % от общей длины, то нижний пояс выполняется в виде ломаного соединения. Максимальная длина для таких каркасов не должна превышать 20 метров. Пример можно посмотреть на картинке ниже.

Серия образцов с углом уклона до 12 — 15 градусов

Если угол в проекте не превышает 12 — 15 градусов, лучше всего использовать трапециевидные. Высота таких моделей определяется посредством деления длины пролета на 7, 8, 9 или 12 частей, в зависимости от конкретного случая и точного угла крыши.

В ситуации, когда не предусмотрено присоединения навесного потолка, укрепляющие раскосы могут быть заменены обычно треугольной решеткой.

Оптимальная длина панелей составляет от 1.5 до 2.5 метров. Главным преимуществом трапециевидных является высокое сопротивление продольному изгибу, которое достигается благодаря наличию коротких стоек.

Теперь рассмотрим другие особенности и разновидности. В первую очередь их разделяют по форме и очертанию.

В зависимости от формы, происходит их деление на следующие категории:

  • серия арочной с профильной;
  • серия с профильной прямой;
  • односкатная с профильной;
  • серия двухскатной с профильной.

Деление согласно очертаниям металлоконструкции главного пояса:

  1. С параллельным поясом. К достоинствам данного вида металлоконструкций, которые являются наилучшим вариантом для мягкой кровли, относится упрощенный монтаж, так как они состоят, в основном, с одинаковых деталей, при этом размеры стержней использующихся при создании пояса и решетки совпадают. В них также задействовано мало стыков.
  2. Односкатные. Их главный плюс это жесткие узлы с проф., которые позволяют выдерживать существенную внешнюю нагрузку, и экономичность металлоконструкции, вследствие небольшого количества необходимых материалов для её сооружения.
  3. Полигональные – способные нести большой вес, но обладающие сложной и трудоемкой в монтаже металлоконструкцией и имеют хорошую прочность.
  4. Треугольные – основной вид металлоконструкций для обустройства крыши с большим уклоном. Единственным недостатком которых является большая трата проф. на сооружение.

Также они делятся по форме используемых в их производстве труб. Выделяются из круглых и с прямоугольных. Встречается также из квадратных. Пример на картинке.

Расчет, монтаж, советы по выбору

Расчет и изготовление ферм с профильной трубы своими руками происходит в несколько этапов, рассмотрим подробнее каждый с них:

  1. В начале расчет ферм начинается из необходимости высчитать, какой длинны металлоконструкцию вы будете проектировать. Чтобы правильно рассчитать чертежи используем для этого инженерный калькулятор.
  2. Далее, выбираем основные контуры ключевых поясов. Выбор производится в зависимости от наклона крыши и от типа используемых материалов для кровли крыши. Наносим все на чертежи
  3. На третьем этапе нужно окончательно определить все итоговые габариты металлоконструкции: её продолжительность зависит от угла наклона, а высоту обуславливает длина, тип перекрытия и граничный вес металлоконструкции. Также, если металлоконструкция производится не строительной площадке, необходимо учитывать такой фактор, как транспортировка к месту монтажа. Поможет в этом деле инженерный калькулятор.
  4. Если расчеты фермы показали, что длинна будет больше чем 12 — 36 метров, то необходимым является расчет строительного подъема крыши. Если рассчитывается треугольная с квадратной трубы, угол её наклона должен составлять 12 — 45 градусов.
  5. Теперь делаем расчет фермы и размер устанавливаемых кровельных панелей крыши. В этом процессе необходимо учитывать несущую способность нагрузки крыши, то есть допустимую нагрузку, которую она может выдержать. При этом расчете правильно использовать калькулятор.
  6. Финальный этап – рассчитываем основные узлы с прямоугольных труб и расстояние между ними.

На этом проектирование с прямоугольных труб закончено. Для безошибочного расчета конструкции ферм мы советуем вам придерживаться следующих рекомендаций.

Если вам предстоит рассчитать арочные фермы с профильной трубы впервые, правильно будет воспользоваться специальными строительными программами на ПК, которые существенно облегчат вашу работу.

Кроме этого, правильно будет попросить профессионала проектировщика рассказать как рассчитать ферму правильно, проверить итоговый результат ваших трудов и, при необходимости, внести в него нужные поправки. Конструкции фермы с профильной трубы в проекте обязательно должны быть воспроизведена своими руками в форме чертежа.

Фактор первичной важности – граничная нагрузка на итоговую конструкцию, никогда не забывайте учитывать его, когда рассчитываете арочные фермы.

При выборе типоразмера для фермы из профильной трубы, рекомендуется отдавать предпочтение прямоугольным, либо квадратным, так как они обладают двумя ребрами жесткости, при наличии которых, арочная ферма гарантирует максимальную устойчивость и прочность даже когда есть большие нагрузки .

Выбирайте только качественные конструкции из легированной стали, с высоким содержанием углеродов – это является необходимым условием для устойчивости металла к коррозии и негативному воздействию окружающей среды.

При этом толщина стенки и диаметр конструкций должны соответствовать заложенной в проекте несущей способности.

Правильное изготовление ферм или сварка ферм из профильной трубы своими руками невозможна, без соблюдения следующих принципов:

  • Основные элементы из которых делается арочная ферма своими руками между собой соединяются с помощью спаренных уголков и прихваток;
  • Элементы нижнего пояса сопрягаются (их нужно варить) посредством равносторонних уголков;
  • Каркас фермы в верхнем поясе должен смыкаться двутавровыми уголками с сторонами разной длины (они стыкуются между собой по меньшей стороне);
  • Если конструкция обладает большой длинной, в роли соединителей основных её частей применяются накладные пластины, и швеллеры парного типа – которые служат распределителями нагрузок и которые нужно варить между собой;
  • Все раскосы должны монтироваться под углом в 12 — 45 градусов, в то время как стойки – под углом в 90 градусов.
  • После того, как основа собрана, нужно варить фермы из профильной. Обязательным условием является контролирование качества каждого сварного шва, так как от них зависит надежность.
  • Стальные фермы трубчатого типа, когда уже готовые, покрываются специальными препятствующими коррозии жидкостями, и красятся.

Источник: http://HomeBuild2.ru/truby/ferma-iz-profilnyx.html

Изготовление металлических ферм: чертежи и инструкции

Металлическая ферма – это готовая или собранная по месту установки сварная (реже болтовая сборка, клепка) стропильная конструкция.

В обычных трактовках металлическими треугольными фермами называют плоский элемент, включающий только опорные детали будущей кровли (собственно несущие откосы, ноги, распорки, ригели и т.д.).

По другой версии – тот же жесткий стропильный треугольник, привязанный к нижнему поясу, с установленными раскосами и стойками.

Собственно, назначение таких конструкций легко читается в их определении. Быстрый монтаж крыши любого промышленного здания или жилого дома с минимальными трудозатратами на планировку и обустройство стропильной системы.

При правильном расчете металлической фермы из профильной трубы и качественном исполнении сварочных работ дальнейшие кровельные работы сводятся к минимуму: плоские трубные сборки надо только поднять на верхнюю обвязку сооружения и установить по разметке.

В качестве основного материала чаще всего выбирается черная или оцинкованная сталь в следующих вариантах проката:

  • профильные трубы, о превосходных механических свойствах мы уже рассказывали отдельно; выбор квадратного или прямоугольного сечения для фермы зависит от того, как правильно ее удалось рассчитать;
  • тавровый прокат, швеллер для кровли с особыми нагрузками; вес таких цельнометаллических сборок намного больше, поэтому сфера применения ограничена производственным строительством;
  • уголок: противоположный вариант изготовления металлических ферм для временных или хозяйственных построек (навесов, гаражей, хозблоков и т.п.), выполнить который можно и своими руками при наличии сварочного оборудования.

Для изготовления готовых ферм для облегченных покрытий кровли, например, поликарбоната, иногда используют алюминиевые профили, что существенно упрощает монтаж готовых изделий.

Сначала следует обратиться к техническим условиям эксплуатации стропильных систем, где определяющими становятся два важнейших параметра: угол наклона и ширина пролета.

В зависимости от этих величин подбирается не только сечение несущих труб, но и вид металлоконструкции.

Доверить проектирование и изготовление таких серьезных конструктивных элементов мы рекомендуем профессионалом, но иметь о них самые общие представления необходимо.

Основных конструкционных вариантов исполнения металлических ферм двухскатной кровли всего четыре:

  • классический треугольник на стропильных распорах;
  • треугольная конструкция на лобовых врубках;
  • пятиугольный сегментный элемент с дополнительными ребрами жесткости;
  • многоугольное исполнение для пролетов свыше 24 метров с потенциально высокими внешними нагрузками.
Читайте также:  Основные принципы расчета двухскатной крыши и подсчета расходных материалов

Соответственно, выбор схемы задается проектным заданием.

  1. Наклон двухскатной крыши 22-30о – идеальный вариант, который позволяет без особых проблем монтировать изделия первой категории в типоразмере 6 – 12 м. Соотношение высоты и ширины принимается 1/5.
  2. Уклон кровельных покрытий необходимо уменьшить до 15-22о при той же разноске металлических ферм по длине: проблема, решаемая изломанной линией нижнего пояса и соответствующим повышением жесткости стропильного элемента.
  3. При небольших уклонах крыши имеет смысл применять односкатные трапециевидные фермы, высота которой по верхней кромке должна рассчитываться из соотношения 1/7 или даже 1/9 от ширины накрываемого помещения.

Понятно, что изготовление металлических ферм по заданным вами или рассчитанными архитектором параметрам постройки берут на себя производители подобной продукции, причем в рыночных условиях они могут предлагать такой спектр услуг, от которого закружится голова. Но товара без скрытых изъянов не бывает, таковы законы рынка.

Что имеем в реальной жизни:

  • Металлические фермы даже при изготовлении из тонкостенного стального профиля на перекрытии 15 м могут весить до 5 тонн. Пересчитайте на габариты своего дома и задумайтесь о доставке. При этом учитывайте линейные размеры изделия. Профессиональный расчет, сборка, транспортировка и погрузка-разгрузка стальных конструкционных элементов влетает в копеечку.
  • Установка стропильной системы: без специальной подъемной техники и сварочного оборудования здесь не обойтись, а хороших специалистов еще надо поискать.
  • Наконец, без специальной антикоррозионной обработки металлические фермы из профильной квадратной стальной трубы через два-три года начнут ржаветь от элементарного скапливания конденсата в чердачной зоне.

Но ложка меда все-таки есть: такие стропила при любых наружных и внутренних условиях эксплуатации переживут не только вас, но ваш дом.

Источник: http://ogodom.ru/izgotovlenie-metallicheskih-ferm-ih-naznachenie-i-montazh.html

Фермы металлические из профильной трубы – применение, расчёт, изготовление

В современном строительстве всё чаще использует металлические фермы из профильной трубы. Эти конструкции очень часто используются при создании габаритных помещений, на масштабных стройках, они незаменимы при возведении стропильных систем, обладающих высокой степенью надежности, а также при создании конструкций для монтажа пролетов не менее 10м в длину

Преимущества

Итак, рассмотрим базовые преимущества использования металлических профильных труб при создании стропильных ферм:

  • конструкция обладает высокопрочными характеристиками;
  • выносливость, повышенные эксплуатационные свойства;
  • металлический профиль делает систему легче в целом, а также позволяет экономить время и физические ресурсы;
  • приемлемая стоимость;
  • деформационная устойчивость (незначительные деформации вследствие механических повреждений и при воздействии иных неблагоприятных факторов);
  • пригодность для окрашивания с целью получения желаемого эстетического эффекта.

Сфера применения

Прежде всего профильные трубы используются при создании каркасов из металлического профиля, для создания навесов и возведения различных построек.

С помощью таких громоздких конструкций можно защитить огромную площадь от солнечного воздействия, снега и дождя.

При сооружении мостов фермы из массивной профильной трубы выполняют ключевую роль, а также очень востребованы как надежные перекрытия, которые используются как в стройке производственного масштаба, так и в индивидуальном строительстве.

Широкое применение металлоконструкции обрели в создании таких важных объектов, как автотранспортные дороги, объекты электроснабжения, спортивные сооружения и здания культурного назначения и т.д.

Разновидности профильных труб

Совершенно очевидно, что для разнообразных строительных конструкций необходимо подбирать наиболее подходящие виды профильных труб.

Профильные трубы бывают:

  • квадратные – имеют равные стороны;
  • прямоугольные – имеют различные соотношения сторон;
  • овальные – наиболее сложные в изготовлении и потому наиболее дорогие.

Крайне важно грамотно подобрать параметры того вида металлической трубы, которая будет использоваться в конструкции фермы.

К примеру, если сооружение имеет небольшие размеры (не более 4,5 м в ширину), то оптимальные параметры стальной трубы для него составят 4×2см с олщиной профиля – 2-2,5мм.

Если сооружение немного больше (не более 5,5 м в ширину), стоит увеличить сечение трубы 4x4x0,2см.

При строительстве более крупных сооружений (более 5м шириной), понадобится профиль большего сечения -от 4x4x0,3 см или 6x3x0,2 см.

По способу изготовлению труб металлопрокат делится на следующие виды:

  • электросварные;
  • электросварные холодной деформации;
  • горячекатаные;
  • холоднокатаные.

Разновидности стропильных металлических ферм

По форме конструкции, фермы из металлопрофиля можно разделить на:

  • прямые;
  • арочные;
  • односкатные;
  • двухскатные;

Особняком среди многочисленных видов стропильных систем стоит ферма из металлического профиля с параллельными поясами. Такие фермы наиболее просты в изготовлении и монтаже, потому что собираются из однотипных деталей. Стыков в такой системе немного, она имеет унифицированные свойства и нередко используется как основа для мягкой кровли.

Чем отличается односкатная ферма? Прежде всего тем, что в ней используются узлы оптимальной жесткости, длинные стержни в центральной части стропильной конструкции отсутствуют, таким образом делая ее наиболее экономичным вариантом.

Для тяжеловесных строений используется усложненный вариант – ферма полигональной конструкции. В данном случае профиль используется очень экономно, при этом сама конструкция отличается прочностью и надежностью.

При возведении металлической фермы треугольной формы, профиль, напротив, расходуется в повышенном объеме. Однако, эта конструкция довольна проста в изготовлении и пригодна для создания кровель с большим уклоном. Опорные узлы такой конструкции обладают повышенной сложностью.

Все перечисленные виды металлических ферм могут успешно сочетаться в одном сооружении, к примеру, в виде висячей конструкции с наличием верхнего и нижнего поясов.

Расчет и проектирование

Одним из самых важных этапов при создании той или иной конструкции является проектирование и расчет. На этом этапе учитываются все детали, которые в дальнейшем позволят конструкции оставаться прочной и выносливой в течение длительного времени. Здесь важно не просчитаться и не допустить ошибку при расчете следующих показателей:

  1. величина нагрузки на конструкцию фермы;
  2. угол уклона конструкции;
  3. расположение перекрытий;
  4. протяженность пролетов.

На основании вышеперечисленных условий проектирования, создается грамотный и жизнеспособный проект конструкции, призванный отвечать всем предъявляемым к нему требованиям. Главным элементом проекта является рабочий чертёж стальной фермы, а также спецификация элементов для неё.

Если в проекте у вас предусмотрена двухскатная кровля, то для нее существует только четыре варианта ферм:

  • стандартный вариант (треугольник со стропильными распорами);
  • треугольник, имеющий лобовые врубки;
  • конструкция из пятиугольных сегментов, повышенная жесткость которой обеспечивается дополнительными ребрами;
  • многоугольная конструкция для пролетов протяженностью свыше 24 м, предназначенные для повышенных нагрузок.

Таким образом, чтобы правильно рассчитать и спроектировать ту или иную конструкцию, необходимо для начала изобразить ее схематически, с точным указанием величины уклона кровли и протяженности самой конструкции. Эти показатели находятся в четкой взаимосвязи. Уже на этом этапе нужно определиться с контуром поясов фермы, этот параметр также тесно связан с функциональными особенностями металлической фермы.

При определении угла наклона кровли, не забудьте выбрать материал покрытия. Также необходимо учесть высоту и длину конструкции, рассчитать строительный подъем (при длине свыше 36 м); определить оптимальные параметры панелей в соответствии с величиной нагрузки и рассчитать расстояния между узлами.

Основные элементы ферм

Составляющими металлоконструкций из профильных труб являются:

  • стойки;
  • раскосы;
  • пояса (верхний, нижний).

Стойки и раскосы – это неотъемлемые элементы для создания решетки, а пояса отвечают за контуры конструкции.

Узлы соединений элементов конструкции образуются либо путем их примыкания друг к другу или создаются с использованием фасонок.

Конструкция металлической фермы

При создании любой металлической фермы нужно помнить, что центрирование всегда производят с учетом осевого направления от центра тяжести.

В таком случае достигается снижение нагрузки на узловые соединения, а также такой подход позволяет стержням работать на основные осевые усилия.

Выполнять чертёж ферм из профильных труб несколько проще ввиду того, что их оси инерции расположены строго по центру сечения.

Угол кровельного уклона 22-30°. В данном случае важно правильно рассчитать высоту конструкции. Длина пролета фермы делится на 5. Этот вид конструкции обладает небольшим весом, легкость – ее основное преимущество.

Если на вашей схеме длина пролета составляет более 14м, то оптимальным вариантом металлической фермы будет конструкция, расположение раскосов в которой идет по направлению сверху вниз. При этом в верхней части укладывается панель длиной 1,5-2,5 метра, общее количество панелей обязательно должно быть четным, а конструкция будет двухпоясной.

Нередко в промышленных и складских промзданиях используются стропильные фермы с длиной от 20м. Такие конструкции требуют создания сооружений подстропильного типа, связанных между собой опорными колоннами.

Наиболее распространенными и легко возводимыми являются конструкции, состоящие из нескольких треугольных ферм, соединенных между собой затяжкой. Этот вариант призван облегчать общий вес громоздкой конструкции и избегать образования длинных раскосов в центральной ее части. Потолок подобной фермы фиксируется затяжкой на верхнем узле пояса.

Угол кровельного уклона 15-22°. Высота конструкции здесь рассчитывается иначе. Длина пролета делится на 7, при этом длина фермы не должна превышать 20 м. В противном случае понадобятся затяжки, а нижний пояс выполняется при помощи ломанной формы.

Угол кровельного уклона менее 15°. Это минимальная величина уклона, и наиболее подходящей формой для такого уклона будет трапецевидная ферма. Чтобы рассчитать ее высоту, длину пролета делим на 7-9 (в зависимости от величины уклона).

Если ферма устанавливается в виде раскосов, то вполне возможно использовать треугольную решетку.

Изготовление

Чтобы конструкция в итоге отличалась прочностью, высоким качеством эксплуатационных свойств, важно производить ее изготовление с соблюдением четкой последовательности необходимых действий.

Вот базовые правила, которые необходимо соблюдать для достижения оптимального результата:

  1. Сборка и скрепление элементов фермы производится с помощью прихваток или спаренных уголков;
  2. В создании верхнего пояса участвуют два разносторонних тавровых уголка, стыкующихся между собою наименьшими сторонами;
  3. При создании нижнего пояса используются только равносторонние уголки.
  4. Если ферма очень большая и обладает значительной длиной, то ее элементы соединяются с помощью специальных накладных пластин, а также парных швеллеров для того, чтобы нагрузка на конструкцию распределялась равномерно.
  5. Монтаж раскосов нужно выполнять при соблюдении угла, близкого к 45°, стоек – строго 90°. И те, и другие крепятся с помощью крестообразных равносторонних уголков (или тавровых уголков).
  6. Тавры более всего подходят при изготовлении цельносварных систем.

Только после завершения сборки конструкции с помощью прихваток можно выполнять сварку (ручную или автоматическую), после которой необходимо зачистить все швы. В заключении конструкция полностью подлежит обработке специальным антикоррозийным составом и покраске.

Если при возведении металлической фермы были учтены все вышеописанные правила, то большая вероятность того, что она будет отвечать всем требованиям государственных стандартов и нормам безопасности.

Несущая способность фермы напрямую зависит от ее высоты, и это важно помнить при создании проекта и выполнении чертежей узловых соединений. Трубы из металлопрофиля – наиболее легкий, экономичный и наименее затратный вариант создания конструкций, обладающих высокой прочностью, поэтому именно они стали оптимальным средством для создания стропильных систем больших и малых размеров.

Источник: http://kapitel-1.ru/materialy/krysha/fermy-metallicheskie-iz-profilnoj-truby-primenenie-raschjot-izgotovlenie

Ссылка на основную публикацию