Расчёт и изготовление металлической фермы для навеса

Важные моменты при проведении расчетов

Перед тем как приступить к расчетам нужно решить, какой вид крыши будет оптимальным в данном случае. Выбор напрямую зависит от ее размера и наклона самой кровли.

Также выбор может зависеть от контура поясов. Все вышеперечисленные составляющие зависят от функциональных возможностей строения, материала перекрытия и угла скоса кровли. Посчитать общий вес каркаса можно нашим онлайн калькулятором.

Далее нужно определиться с размерами. Длина определяется углом скоса крыши, а ее высота зависит от вида материала, который будет использоваться для перекрытия, метода перевозки и общей массы металлоконструкции.

Далее определяются размеры панелей. Проведение подсчетов зависит от нагрузки, что по плану должна на нее возлагаться. Если архитектура кровли планируется треугольного вида, тогда ее скос будет составлять 45 градусов.

Итоговым этапом расчетов считается определение оптимального расстояния между узлами металлоконструкции.

Если вы не уверены в своих силах, тогда лучше доверить подсчеты специалистам, которые владеют специальными компьютерными программами и смогут гарантировать качество предоставляемых услуг.

Перед началом строительства стоит несколько раз перепроверить все результаты с учетом возможной максимальной нагрузки на строение. Также запомните, что помимо расчетов на качество монтажа влияет наличие плановых чертежей.

А теперь мы вам представим несколько бесплатных программ которыми можно воспользоваться для расчета.

Можно так же воспользоваться следующей программой.

Находиться тут, с ее помощью так же можно произвести все необходимые действия

Обращу внимание что данная программа является частично бесплатной

Расчёт нагрузок на плоскую кровлю

Никита Зияев — специалист по проектированию домов по каркасной технологии. Контакты, vk.com/nktzvy.

Несущую способность кровли не смогли посчитать два инженера кровельщика. Обычному смертному, как мы с вами, это сделать практически не под силу. Слишком много нюансов и слишком большая ответственность в случае просчёта. У боковых стропил есть опора из внутренних стен, поэтому у них большая несущая способность. Пролёт центральных стропил 6 метров без промежуточных опор. Их нужно считать.

Мне повезло и я нашёл специалиста — Никиту Зияева. Он ответил на все мои вопросы и крайне грамотно всё рассчитал. Специализируется на проектировании жилых домов и сооружений по каркасной технологии. В качестве благодарности привожу его контакты. Обращайтесь.

Типы ферм

Схема висячего сооружения.

Инструкция сообщает, что фермы, собранные из профилированных труб, делятся на два типа.

• Первый из них – это системы, в которых все их детали соединены в одной плоскости.
• В сооружениях второго типа ферма является висячей и включает в себя нижний и верхний пояс.

Выбор того или иного вида стропильных систем зависит от нижеследующего:

нагрузок на изделие;
наклона сооружения;
точек расположения несущих перекрытий;
длины пролета.

Угол наклона

Чертеж основы кровли с углом наклона в 30 градусов.

Исходя из угла наклона, существуют следующие типовые фермы.

Сооружение, имеющее угол уклона 22/30°. Оптимальный вариант при возведении небольшого перекрытия. Лучше всего в этом случае применить треугольную конфигурацию. Чтоб определить ее высоту, надо протяженность пролета поделить на 5. Главное достоинство подобного аналога – небольшая масса.

Когда осуществляется изготовление ферм из профильной трубы, длина которых превышает 20 м, они устанавливаются при помощи подстропильных конструкций. Связывают их опорные колонны.

Если кровля будет иметь наклон 15/22°, высота фермы определяется делением протяженности пролета на 7. Длина подобных систем не должна быть свыше 20 м. Если нужно увеличить высоту сооружения, нижний пояс делается ломаным.

При уклоне кровли, менее 15°, монтируется трапециевидное изделие. Высота его определяется делением протяженности пролета на цифру 7/9. Точное ее значение зависит, исходя из конкретной величины наклона.

Форма конструкции

На фото односкатная основа крыши.

По конфигурации стропильные системы из профилированных труб делятся на такие разновидности:

• односкатные аналоги, цена которых самая низкая;
• двухскатные конструкции;
• прямые фермы;
• арочные сооружения.

Очертание пояса

Очертания поясов конструкций.

Фермы с параллельным поясом имеют такие плюсы:

• простота установки, вследствие того, что большинство элементов одинаковы;
• длина труб пояса и обрешетки одна и та же;
• число стыков минимально;
• конструкция стандартна (унифицирована);
• можно применять для мягкого покрытия кровли.

При изготовлении односкатной фермы из труб своими руками вы получите следующие преимущества:

• жесткие и прочные узлы;
• отсутствие излишне длинных элементов по центру конструкции;
• экономичность сооружения.

У полигональных сооружений есть свои особенности:

• применяются они для построек, обладающих большой массой;
• при возведении ферм трубы используются экономично;
• недостатки такого типа ферм — сложность и трудоемкость монтажа.

Схема треугольного сооружения.

Треугольные сооружения просто монтировать. Они применяются для крыш, имеющих крутой наклон. Из минусов можно отметить сложность изготовления опорных узлов и большие затраты материалов.

Определение сочетанных воздействий и реакции опоры

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

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

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

• 200 · 1,5 + 200 · 3 + 200 · 4,5 + 100 · 6 = R₂ · 6 — уравнение равновесия моментов относительно узла а, где 6 м — длина плеча)
• R₂ = (200 · 1,5 + 200 · 3 + 200 · 4,5 + 100 · 6) / 6 = 400 кг

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

• R₁ + R₂ = 100 + 200 + 200 + 200 + 100
• R1 = 800 – 400 = 400 кг

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

Материалы для изготовления стропил

Стропильные фермы по материалу, примененному для их изготовления, делятся на:

• деревянные;
• металлические сварные или собранные с помощью болтовых соединений;
• монолитные железобетонные.

При выборе материала для изготовления стропил учитывают и назначение постройки, и нагрузки, которые будет должна выдерживать кровля. Кроме вышеуказанных нагрузок, это также может быть следующее оборудование: солнечные батареи, водяные баки, вентиляционные камеры.

Деревянная ферма для крыши
– самый распространенный вариант. В домах, построенных из брусьев или бревен, мауэрлатом может являться верхний венец. Если стены дома возведены из кирпича, пенобетонных блоков – деревянные стропильные фермы опирают на брус, установленный с внутренней поверхностью стены заподлицо. Снаружи его ограждают дополнительными рядами кирпичной кладки. Под брус подкладывают гидроизоляционный материал, которым может служить вдвое сложенный рубероид.

Деревянные стропильные фермы могут изготавливаться из кругляка, брусьев или досок

Стропильные системы из дерева просты в изготовлении и монтаже, они легко поддаются подгонке на месте установки: при необходимости их несложно укоротить, нарастить или подтесать. Изготовить их можно на строительной площадке или на деревообрабатывающем предприятии. В последнем случае для производства используют МЗП – металлические зубчатые пластины. Для защиты древесины стропила обрабатывают антисептическими препаратами и антипиренами, что значительно продлевает срок службы всей конструкции кровли.

Другой способ изготовления предполагает соединение деталей методом «шип-паз», а также с помощью скоб, гвоздей, хомутов и болтов. По мере высыхания древесины такие крепления ослабевают, поэтому необходимо периодически осуществлять проверку состояния стропильной системы и ее укрепление.

Третий способ – соединение деревянных элементов с помощью саморезов и стальных фасонных деталей. С помощью угловых соединительных элементов можно в короткие сроки и без особых усилий изготовить любую конструкцию.

Монолитные стропильные системы из железобетона используются при сооружении крупных объектов

Железобетонные стропильные балки вообще не подлежат обработке. Кроме того, монтаж кровли на таких материалах выполнить гораздо сложнее, чем на деревянных стропилах. В связи с этим, железобетонные стропильные фермы и стальные стропильные фермы используют при возведении крупных строительных сооружений: больших кирпичных или монолитных железобетонных домов. Положительным свойством такой кровли является ее высокая прочность и долговечность.

Металлические стропильные фермы, в отличие от изготовленных из дерева, достаточно сложно «подогнать» по месту: необходимо применение металлорежущего инструмента, сварки.

Стропильные системы из оцинкованного профиля собираются в заводских условиях

Для изготовления стальных конструкций существует два способа. Первый – заводской: специализированные фирмы изготавливают их из оцинкованного тонкостенного проката, имеющего С и Z-образное сечение. По сравнению с черным прокатом такие профили гораздо более легкие, что дает возможность выполнить монтаж с помощью маломощной грузоподъемной техники, а порой даже ручным способом. Детали таких стропильных ферм соединяются при помощи саморезов, так как сварка может привести к порче защитного слоя из цинка. Сборку можно осуществлять в заводских условиях, после чего необходимо доставить конструкцию на участок и установить с помощью грузоподъемной техники или специальных механизмов.

При помощи сварки можно изготавливать конструкции из обычного черного проката. Для защиты от коррозии его необходимо обработать ортофосфорной кислотой и покрыть атмосферостойкой эмалью. Для изготовления металлических стропильных систем применяются двутавровые балки, уголки и швеллеры.

Пять бесплатных программ для разработчика металлоконструкций

Проектирование металлических конструкций – одно из важнейших направлений строительной деятельности. Для определения требуемых параметров профилей используется дорогостоящее лицензионное программное обеспечение, требующее наличия профильного образования и навыков работы с конкретным программным комплексом.

При этом бывают ситуации, когда нужно сделать чертеж «на коленке», подобрать нужный прокат, подсчитать вес балки для определения стоимости и заказа металла. В тех случаях, когда воспользоваться специальными программами нет возможности, удобными помощниками при расчете металлоконструкций могут стать бесплатные онлайн- и десктоп- программы:

• калькулятор металлопроката Арсенал;
• онлайн калькулятор Metalcalc;
• онлайн-программа sopromat.org для расчета балок и ферм;
• расчет балок в Sopromatguru онлайн;
• desktop-программа «Ферма».

1. Калькулятор металлопроката Арсенал

Компания Арсенал предоставляет всем желающим возможность сэкономить свое время, воспользовавшись фирменной десктоп-программой для подсчета теоретического веса металлического профиля любых видов, в том числе – из черной и нержавеющей, а также – из цветного металла. На сайте доступна и онлайн-версия программы.

Для того чтобы выполнить расчет профиля нужно ввести информацию о толщине металла, длине отрезка, высоте и ширине. Можно также выбрать марку прокатного профиля из сортамента и задать требуемую длину. В этом случае программа определит его габаритные размеры и вес автоматически.

Что учесть для стропильных систем с разным уклоном ↑

Вне зависимости от того, какая возводится крыша (односкатная, двускатная или гнутая), фермы различают по углу их уклона. В общем понимании такие конструкции делятся на три категории: с уклоном 22-30ᵒ, 15-22ᵒ и 6-15ᵒ.

Требования к фермам с уклоном ската 22-30ᵒ ↑

Треугольные фермы

Односкатный навес из ферм

В тех случаях, когда проектом здания предусмотрен наклон ската 22-30ᵒ, обычно в качестве кровельного материала используется шифер, этернит (композитный шифер) или железо (фальцевое покрытие из жести). Высоту треугольной фермы по коньковой балке следует приравнивать к 1/5 длины пролета (при длине ноги 10 м высота конька составит 10/5=2 м или 200 см минимум).

Такая конструкция получится наиболее легкой и с нее быстрее стекут атмосферные осадки.

Для больших пролетов от 14 до 20 м предпочтительно выбирать конструкцию с нисходящими раскосами – она лучше всего переносит нагрузки от снега и ветра, следовательно, имеет меньший вес. Панель в верхнем поясе здесь составляет порядка 1,75-2,5 м длины и в каждой паре их количество должно быть четным. Это означает, что число пролетов при заданных размерах равно 8 (14/1,75=8; 20/2,5=8).

Кровля с углом наклона в 30 градусов

У зданий промышленного типа (производственных цехов, павильонов и так далее) длина пролета достигает 25-30 м, и в таком случае желательно применять фермы Полонсо. Это тоже парные конструкции, которые соединяются затяжкой. Здесь есть возможность избежать установки длинных раскосов в центральных панелях, это значительно сокращает общую массу конструкции, и как следствие – количество требуемого материала.

• Верхний пояс в таком случае разбивают на 12 или 16 отсеков по 2-1,85 м (25/12=2,08 м; 30/16=1,85 м).
• Нижний пояс приподнимают для увеличения угла. Нагрузка в поясах уменьшается, а опорные узлы получаются наиболее простыми. Подвесные потолки для таких конструкций не используют.

Конструкция фермы с уклоном ската 6-22ᵒ ↑

Конструкции с прямым и ломаным нижним поясом

• Если стропильная металлическая ферма имеет уклон по скату 15-22ᵒ, то ее высота по коньковой балке должна равняться 1/7 длины пролета. Для увеличения высоты на 0,16-0,23 частей от длины пролета нижний пояс делают ломаного типа. Такой метод снижает массу фермы с обычной треугольной конструкцией до 30%, но длина пролета здесь допускается не более 20 м. В тех случаях, когда пролет увеличивается более 20 м, применяют конструкцию Полонсо.
• Если крыша почти плоская и имеет уклон не более 6-15ᵒ, лучше всего использовать фермы в виде трапеции. Самый оптимальный вариант, это когда конек оказывается на высоте 1/7 или 1/9 суммы от общей длины пролета. Например, при длине ноги 10 м высота конька делается 10/7=1,42 м или 10/9=1,11 м.
• Если подвеска потолка не предусмотрена к стропильной системе, раскосы устанавливают в виде треугольной решетки. Количество секций или панелей рассчитывается по такому же принципу, как и для обычных треугольных конструкций.

Для подвесных панелей их размеры должны соответствовать длине нижних и верхних элементов. То есть, их длина кратна 2 по длине стропил, но не более 1,5-2 м. Следует отметить – для потолков сложной формы более всего подходят фермы Полонсо.

Правила проектирования ферм

Используемые материалы

Балки фермы должны быть изготовлены из древесины хвойных пород не хуже 2-го сорта по ГОСТ 8486-86 и влажностью не более 22%.

В узлах соединений должны использоваться накладки из хвойной фанеры ФСФ любого сорта. Накладки устанавливаются с обоих сторон балок.

Гвоздевое соединение

При сборке узлов следует использовать прямую расстановку гвоздей. Расстояние между осями гвоздей и от кромки балки вдоль волокон древесины S₁ должно
составлять 15 диаметров гвоздя, поперёк волокон древесины S₂ должно составлять 4 диаметра гвоздя, от кромки балки поперёк волокон древесины S₃ должно составлять
4 диаметра гвоздя.

Расчитываемое гвоздевое соединение может оказаться как двусрезным, так и односрезным. Рекомендуется подбирать толщину балок фермы, толщину фанерных накладок,
длину и диаметр используемых гвоздей таким образом, что бы соединение удовлетворяло критериям двусрезности. Это позволяет сократить количество используемых гвоздей примерно в два раза.

В случае использования двусрезного соединения гвозди могут быть установлены с одной стороны. При этом желательно использовать подкладку из ДВП под нижнюю фанерную накладку для
предотвращения раскалывания дверисины при выходе острия гвоздя из нижней накладки.

В случае использования односрезного соединении половина расчётного количества гвоздей должна быть установлена в накладку с одной стороны, а оставшаяся часть — в накладку с другой стороны.

Основные виды металлических ферм

Стальная ферма имеет небольшой вес, если сравнивать её с цельными балками. На её производство уходит значительно меньше металла, но от этого несущая способность не становится хуже. Если говорить о конструкции и распределении нагрузок, то они делятся на два вида.

Основные типы:

• Лёгкая ферма. Она также называется плоской. Является структурой, где раскосы, пояса, а также стойки расположены в одной плоскости. Данный вариант способен нести исключительно вертикальную нагрузку, а для повышения устойчивости к боковым воздействиям сооружения укрепляются поперечными погонами. Дополнительно могут быть использованы диагональные связи.
• Структурные фермы (тяжёлые). Их монтируются из комплекта раскосов, которые берут начало в одном узловом соединении и расходятся по 3-4 сторонам. Они могут быть оснащены несколькими нижними и верхними поясами.

Именно структурные устройства тяжелее собирать, что приводит к некоторым сложностям при монтаже. При этом они могут отлично нести как вертикальную, так и боковую нагрузку. В них не нужно дополнительно устанавливать прогоны для того, чтобы металлоконструкции связывались друг с другом. Их обычно применят для цельного перекрытия больших и широких пролётов, которые имеют малое число опорных колонн.

Отдельно следует рассмотреть формы, которые имеют стропильные фермы из металла

Эта одна из ключевых характеристик, на которую необходимо обращать внимание при выборе изделия

Виды строительных ферм из металла:

• Классические, также называются арочными. В них верхний и нижний пояса соединены друг с другом рёбрами жёсткости. Изделия из данной группы тоже бывают разных типов, а отличаются они по радиусу. Он определяется особенностями будущей крыши.
• Параллельные. Они считаются дешёвыми и наиболее простыми. Их главная особенность в том, что для производства применяются одинаковые элементы. Обычно они используются для зданий с мягкой и плоской кровлей. Также данный вид применяется для мостов и эстакад.
• Треугольные односкатные. Они тоже широко распространены, а используются обычно для крыш с крутыми скатами. Обычно применяются в качестве стропильной системы, а простая сборка имеет некоторые минусы. У данной формы острый опорный узел и длинные стойки. По этой причине при производстве расходуется много материала.
• Треугольные односкатные. Данный вид тоже применяется для крыши с крытыми скатами, и он даже больше подходит для этой цели. Минус в том, что производство более сложное, а после него остаётся много отходов.
• Трапецеидальные. Они имеют простую конструкцию, а подходят для кровли, которая отличается тяжёлым настилом. В данном случае пояса прямые, но верхний имеет уклон в одну сторону (угол может быть разным). Если использовать данный вид вместе с колоннами, тогда удастся сделать жёсткий каркас для здания. У данного типа нет средних длинных стоек, поэтому не требуется большой уклон.
• Полигональные. Они напоминают предыдущий вид и имеют такое же назначение. Основная разница в том, что монтаж более сложный. Имеют непростую конструкцию, долго собираются. Из их преимуществ можно выделить возможность выдерживать большую вертикальную нагрузку. Они обычно применятся для перекрытия тяжёлых зданий.

Если типы стропильных ферм из металла понятны, то остаются вопросы по поводу решёток. Они тоже делятся на виды. Есть треугольная, которая считается наиболее жёсткой и эффективной системой в конструкции, которая отличается треугольными, параллельными и трапецеидальными очертаниями.

Также есть раскосная решётка. Они имеет длинные раскосы, которые сразу работают на растяжение и сжатие. Следует отметить, что стойки, расположенные вертикально, влияют только на сжатие. Помимо этого, есть и другие виды решёток – шпренгельные, крестовые.

Разновидности ферм из металла имеют своё предназначение. При выборе нужно правильно определиться с типом конструкции, с её ключевыми характеристиками. Если этого не сделать, тогда конкретное изделие может не подойти для выполнения определённой задачи.

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.

Если вы не знаете, как сварить ферму из профильной трубы, потому что вообще никогда не имели дела со сваркой, то придется обратиться к специалисту, так как стропильная ферма — не та конструкция, на которой можно «набивать руку». От качества швов на стропильной ферме зависит прочность кровли.

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.

Видео:

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.

После завершения сварки остается только поднять конструкцию наверх и закрепить по верхней обвязке согласно размеченным линиям.

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.

Видео:

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.

В серийном изготовлении используют контактную точечную сварку с увеличением давления. Специалисты не рекомендуют выполнять соединение прерывистым способом.

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.

Видео:

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.

Сфера применения

Несущие фермы представляют собой стальные каркасы больших размеров и объемов. Изначально такие конструкции применялись при строительстве зданий с широкими пролетами: цеха, химические и металлургические предприятия, ангары и хранилища, павильоны и комплексы. Фермы проходят проверку на качество и безопасность. Поэтому в их безопасность можно быть уверенным на все сто процентов. Сейчас же несущие фермы используют при строительстве 1-2 скатной крыши и иных разновидностей

Поэтому они пользуются повышенным вниманием со стороны профессиональных строительных организаций

Область применения ферм не имеет ограничений. Их используют при сооружении мостов, гидротехнических и иных конструкций. При строительстве мостовых грузоподъемных кранов стало типичным подобного рода строительства.

Выбор схемы фермы

Обычно форма фермы выбирается еще на стадии проектирования дома. Во время решения этого вопроса учитывают:

• уклон крыши;
• способ соединения отдельных элементов конструкции;
• используемый покрывной кровельный материал;
• наличие или отсутствие в доме потолочного перекрытия между этажом и чердачным пространством.

Так, если выполняется строительство постройки с плоской кровлей, которая будет отделываться легкими рулонными материалами, тогда чаще создают или монтируют заводские прямоугольные или трапециевидные конструкции. Треугольная ферма в нужном количестве устанавливается, когда необходимо возвести крышу с крутыми скатами. При этом для ее покрытия можно будет использовать тяжелые покрывные материалы.

Фермы, у которых треугольная форма, используются для крутых крыш

Важно! Высота прямоугольной фермы определяется по формуле 1/6*L, В ней L – это длина изделия. При вычислении этого же параметра у конструкции с треугольной формой используют 1/5*L

Треугольные изделия очень часто применяются при возведении частных жилых построек. Такие фермы позволяют построить скатные крыши. При этом они могут иметь различные углы наклона.

Пример расчета металлической фермы из профильной трубы ↑

Расчет такого изделия предполагает:

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

Угол раскосов решетки колеблется в пределах 35–50°

В среднем он составляет 45°.

Важно определить оптимальное расстояние от одного узла до другого. Обычно искомый промежуток совпадает с шириной панели

Для конструкций, длина пролета в которых больше 30 м, необходимо дополнительно рассчитать строительный подъем. В процессе решения задачи можно получить точную нагрузку на металлоконструкцию и подобрать правильные параметры профильных труб.

Рекомендуем
Слишком тонкие материалы не в состоянии обеспечить достаточную жесткость, что может стать причиной разрушений. Вы сможете обеспечить высокую точность расчетов, если разберетесь, как рассчитать программой навес из металла.

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

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

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

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

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

Расчет арочной фермы

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

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

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

После подстановки имеем:

3,14•410•160:180 = 758 (см).

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

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

Как рассчитать длину дуги для навеса под поликарбонат

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

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

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

https://youtube.com/watch?v=ggcSipleb2o%3F

Сохранить

2021 stylekrov.ru

Как сделать такую ферму самостоятельно?

Такие металлические фермы сегодня есть возможность заказать на заводе, уже в готовом виде, или же изготовить самостоятельно.

Итак, делают их из таких материалов:

• Алюминиевые профили легки и подходят для устройства крыши с легким покрытием.
• Металлические круглые и профильные трубы радуют большим выбором сечения, толщиной стенок и состава сплава. Такие фермы подходят для создания крыши любой задумки и сложности.
• Тавровый прокат и швеллер подходят для устройства крыш с особыми нагрузками. Для частного домостроения такие фермы используются редко ввиду их значительного веса.
• Из металлического уголка или ЛСТК собирают более простые и облегченные конструкции. Такие фермы подходят для навеса и строительства хозяйственных помещений.

Хотя, справедливости ради заметим, что именно из уголка сегодня строят вполне прочные двускатные крыши для летнего домика или гаража. Если, конечно, в вашем регионе не выпадает слишком много снега:

Фермы из ЛСТК сегодня активно устанавливают на каркасных домах:

Наиболее популярный сегодня вид металлических ферм – изготовленные из трубы некруглого сечения. Это овальная, квадратная или прямоугольная форма в разрезе. Такие трубы производят из стали 09Г2С, Ст3СП и нержавейки.

Вам будет интересно узнать, что изначально форма такой трубы получается круглой, и только потом ее деформируют холодным или горячим методом в квадратный или другого вида профиль. Выпускают такие трубы с минимальными размерами в 15х15 мм или максимальные 45х35 см. Качество труб регулирует ГОСТ.

Сама форма трубы напрямую влияет на область применения таких ферм. Так, плоскоовальные – самые гибкие, и из них получаются сложные фермы красивых форм. А трубы квадратной и прямоугольной формы идеальны для крепления на плоской поверхности.

Сегодня для изготовления металлических ферм используют два вида профильных труб: горячекатаные и гнутые. Горячекатаные изготавливают из ленты толщиной от 0,5 до 5 мм, с сечением в виде прямоугольника или квадрата. Именно такой материал вы встречаете чаще всего.

Для обустройства металлических ферм, вместо профильной трубы, также подходит швеллер – балки в виде буквы П, тавр в виде Т и уголок в виде буквы Г. Но среди всех этих конструкций профильные фермы по весу намного легче. Еще одно преимущество – при помощи сварки всю эту конструкцию удобно собирать прямо на месте.

Сегодня удобно заказывать сборные конструкции или собирать их еще на земле. Тогда на саму крышу их поднимают уже в готовом виде. Собирать их следует строго по детализированным чертежам от завода.

Для этого вам понадобятся:

• Болты. Это самый простой способ, а надежность такого соединения уже зависит от качества крепежи и степени его натяжения. Обычно такое крепление делают при помощи специальных ключей с длинными рукоятками или пневматическими инструментами.
• Сварка. Когда ферма должна получиться максимально жесткой и устойчивой, тогда прибегают именно к сварке. Все узлы соединяют при помощи заклепок. Но этот метод – для промышленного строительства, а для устройства стропильной системы обычного жилого дома больше подходит именно болтовое соединение.

Собранная ферма на болтах выглядит так:

Саму заводскую ферму изготавливают из таких элементов, как стойки, раскосы и пояса. И хорошо, если во всех этих элементах заранее проделаны монтажные отверстия. Если нет, тогда детали соединяют между собой способом прихватки или при помощи струбцин.

Вот процесс домашнего изготовления металлических ферм при помощи сварки:

Вот еще один мастер-класс изготовления такой фермы:

И, наконец, в каркасном строительстве сегодня активно используются термопрофили из оцинкованной тонкопрокатной стали.

Суть вот в чем: по всему пути стропилы расположены сквозные прорези особой формы, благодаря которым теплопроводность стальных ферм почти равна теплопроводности деревянного бруса, и никаких мостиков холода.

Т.е. такой материал для металлических ферм полностью перечеркивает те минусы, которые всегда отличали металлические фермы от деревянных в худшую сторону.

Похожие записи:

Бюджетная отделка: используем потолочную плитку из пенопласта Какого цвета и как обозначаются провода ноля, фазы и земли в электрике? Красивые проекты бань, традиционные и новые решения Правильная кладка первого ряда газобетонных блоков Как сделать вольер для хаски: требования и размеры + пошаговая инструкция постройки Деревенский стиль в интерьерах xxi века (83 фото)