Типовые металлические фермы из профильной трубы

Содержание:

В основе перекрытия любой хозяйственной постройки, будь то жилой дом, ангар, промышленный цех или целый стадион, закладывают специальный каркас – ферму.

Наибольшей популярностью в последнее время стали пользоваться фермы из профильной трубы.

О том, какие бывают разновидности ферм из профильных труб, а также как сделать расчеты для изготовления той или иной конструкции, мы расскажем далее в материале.

Типовые металлические фермы из профильной трубы

Существует очень много разновидностей металлических ферм из профильной трубы, а в некоторых случаях они даже становятся основой для дымоходов. Но чтобы вся конструкция была прочной и надежной, нужно правильно выполнить чертеж, по которому будет изготавливаться каркас.

Разнообразие металлических ферм из трубы

Как правило, для изготовления ферм из профильной трубы применяют металлический профиль. Его форма бывает овальной, круглой, квадратной, но чаще всего используется прямоугольная профильная труба.

  • По строению конструкции из профильной трубы делятся на два типа: структурные элементы каркаса могут фиксироваться в одной плоскости; ферма может быть сложена из нижнего и верхнего поясов.
  • Кроме того, классификация ферм из прямоугольных труб основывается на таких факторах, как уровень нагрузки на профиль, угол наклона элементов, общий уклон конструкции, длина отдельных пролетов, а также характер расположения перекрытий.
  • Исходя из этих параметров, все типовые фермы из профильной трубы состоят из таких групп:
  1. Фермы, угол уклона которых достигает порядка 22-30º. Чтобы такая конструкция была устойчивой, ее высота должна равняться 1/5 доли длины изделия или быть несколько меньше. Как правило, эту норму берут за основу при расчете необходимой высоты конструкции, то есть заданную длину изделия просто делят на 5. Предпочтительна такая разновидность фермы, если конструкция должна быть максимально облегченной. Если предполагаемая длина строения будет более 14 метров, то положение раскосов в конструкции фермы из профильной трубы для навеса будет вертикальным. Главное здесь – сделать правильный расчет навеса, учесть все нюансы. На верхнем ярусе фиксируются куски профиля длиной 150-250 см. В результате весь каркас будет состоять из двух поясов, с количеством панелей, кратным двум. Обратите внимание на тот факт, что если ферма имеет очень большую длину – более 20 метров, понадобятся дополнительные опорные столбы, которые будут поддерживать стропильную систему и позволят перераспределить нагрузку по всей конструкции. Нередко для сооружения каркаса для перекрытий пользуются схемой фермы Полонсо. Она представляет собой треугольную конструкцию, соединение в которой имеет форму затяжки. При ее сооружении раскосы получаются не очень длинными, что существенно облегчает массу всей фермы. Благодаря этому качеству, фермы из профильной трубы Полонсо применяют довольно часто.
  2. Уклон кровли на ферме достигает показателей в 15-22º. Данный тип сооружения предпочтителен для строений, длина которых не превышает 20 метров. По высоте такая конструкция не должна превышать 1/7 части длины строения. Если же потребуется увеличить высоту фермы, то ее нижний пояс должен состоять из ломаных сегментов.
  3. Каркасы с общим уклоном не более 15º. Как правило, если речь идет о такой разновидности фермы, то ее изготавливают в форме трапеции. Исходя из назначения постройки, а также угла укладки кровли, высоту конструкции владелец определяет самостоятельно. Отталкиваться следует от показателей между 1/7 и 1/12 частью длины постройки. Каркас под кровлю в форме трапеции изготавливают с применением панелей из металла, длина которых должна быть в пределах 1,5-2,5 метра. Если чертеж фермы из профильной трубы не предусматривает устройство подвесного потолка, то вместо раскосов можно воспользоваться треугольной решеткой.

Типовые металлические фермы из профильной трубы

По форме фермы из стальных профильных труб можно разделить на:

  • прямые;
  • арочные;
  • односкатные и двускатные.

Наиболее востребованным и часто применяемым типом ферм из стального профиля являются арочные. Их конструкция довольно прочна и эффективна, к тому же, такую ферму можно перекрыть листами поликарбоната.

Однако чтобы добиться максимально равномерного распределения нагрузки на профиль арочной фермы, следует тщательно провести расчеты.

Для сооружения ферм арочного типа могут применяться как одиночные профильные трубы, так и предварительно сваренные вместе.

Чертеж фермы из стального профиля

Составление чертежа и расчет фермы из профильной трубы производится с соблюдением такой методики:

  1. В первую очередь следует заняться расчетами планируемой или фактической длины помещения, например, гаража, ангара, сарая или летнего навеса из профильной трубы. Полученные данные будут учитываться при просчетах высоты фермы из профиля. А вот длина стального каркаса может варьироваться в зависимости от угла наклона крыши.
  2. Следующим шагом определяют, какой формы профиль будет использован. Выбор в значительной степени зависит от функционального назначения ангара, угла уклона крыши, а также типа кровельного материала.
  3. После проведения всех замеров предстоит выяснить, возможно ли будет транспортировать ферму на место монтажа, если ее сборку производить на стройплощадке.
  4. Придется позаботиться и об оснащении механизма для строительного подъема кровли, если по длине объект достигает величин в пределах 12-36 метров.
  5. Далее производятся расчеты параметров панелей, исходя из уровня предполагаемых нагрузок, которым постройка будет подвергаться перманентно или периодически. Для фермы из треугольного профиля наклон будет составлять 45º.
  6. На конечном этапе закладывают шаг между узлами и изготавливают чертеж будущей фермы из профильной трубы, исходя из полученных данных.

Типовые металлические фермы из профильной трубы

Отметим, что для получения максимально правильных расчетов при подготовке чертежей для арочной фермы, лучше воспользоваться инженерным калькулятором. К тому же, в помощь проектировщикам сейчас разработаны специальные компьютерные программы и алгоритмы, так что нет необходимости считать вручную.

Как рассчитать арочную профильную ферму

Для того чтобы разобрать методологию расчета арочной фермы из профильной трубы, приведем пример с конкретными цифрами.

Отдельные участки фермы будут размещены на расстоянии в 105 см, причем максимальная нагрузка приходится на узловые точки. При этом высота арки не будет больше 3 метров.

Более того, желательно выполнить арку с высотой в 1,5 м, что сделает ее более прочной, безопасной и достаточно привлекательной внешне. Длина фермы (L) будет равна 6 метрам, а стрела нижнего пояса (f) составляет 1,3 метра.

В нижнем ярусе радиус окружности (r) будет равен 4,1 метрам, а угол между радиусами равняется α=105.9776º.

  1. Для расчета длины профиля для нижнего яруса, воспользуемся формулой:
  2. mн=π×Rα/180, где
  3. mн – длина профиля для нижнего яруса;
  4. R – радиус окружности;
  5. π – постоянная величина.
  6. Таким образом, получим следующий расчет:
  7. mн=3,14×4,1×106/180 = 7,58 метров.

При этом в нижнем поясе шаг между угловыми точками составит 55,1 см, а вот для крайних отрезков по обеим сторонам в поясе шаг нужно определить самостоятельно. Можно воспользоваться округленным значением в 55 см, однако, в любом случае нежелательно увеличивать длину шага.

Типовые металлические фермы из профильной трубы

Если ферма из профиля требуется для сооружения небольших размеров, то можно ограничиться количеством пролетов в 8-16 штук. Если взять меньшее число пролетов, то панели по длине будут достигать 95,1 см с шагом между поясами в пределах 87-90 см. При наибольшем же числе отрезков шаг будет равен 40-45 см.

Нормативы расчета профиля для фермы

Для правильного выбора профиля, особенно, если он будет использоваться в крупных конструкциях, следует отталкиваться от показателей СНиП:

  • 07-85 – сведения о характере зависимости между весом конструкционных элементов сооружения и воздействием снежных нагрузок;
  • П-23-81 – последовательность проведения работ со стальными профильными трубами.

Руководствуясь указанными документами, можно определиться, какую разновидность фермы избрать для того или иного типа постройки, какой заложить угол наклона кровли, а также правильно подобрать сечение и размеры профильной трубы для опорных столбов. В частности, регулярность и интенсивность осадков в зимний период может в значительной степени влиять на выбор профиля для фермы.  “Как сварить ферму из профильной трубы – инструкция и рекомендации”.

Типовые металлические фермы из профильной трубы

Для наглядности, рассмотрим реальный пример расчетов для односкатной фермы из профильной трубы. Строиться будет навес с размерами 4,7×9 метров.

В передней части он должен опираться на опорные столбы, а задняя часть будет закреплена на жилом доме.

Расположена постройка будет в Краснодарском крае, где уровень снеговой нагрузки в зимнее время составляет 84 кг/м2. Общий уклон конструкции составит всего 8 градусов.

Каждая из стоек будет иметь высоту в 2,2 метра, и весить порядка 150 кг. При этом нагрузка на них будет достигать 1100 кг. В таком случае неприемлемы ни круглые, ни овальные профильные трубы. Воспользоваться нужно квадратными 45 мм профилированными изделиями с толщиной стенки в 4 мм.

Как вариант, конструкцию фермы можно слегка видоизменить, добавив к ней 2 параллельно идущих пояса с косой решеткой между ними, в таком случае можно обойтись профилями со стенкой 3 мм и сечением 25 мм. Высота фермы в 40 см предполагает использование профилированных труб сечением 35 мм и стенками в 4 мм.

Читайте также:  Авто фитинги для пластиковых труб

Соотношение сечения профиля и толщины стенок в зависимости от нагрузки можно найти в ГОСТ 30245.

Типовые металлические фермы из профильной трубы

Чтобы профили в арочной ферме были защищены от воздействия окружающей среды и были надежны, они должны быть изготовлены из качественного материала, предпочтительно, из легированной стали с достаточным включением углерода.

Практические советы по расчету ферм из профилированных труб

При разработке проекта металлической фермы стоит обращать внимание на ряд нюансов:

  • чтобы облегчить общий вес металлической фермы, можно при строительстве ангара установить вспомогательные решетки – вариант приемлем, если наклон крыши достаточно мал;
  • ломаная форма нижнего пояса поможет существенно сократить массу конструкции со средним углом уклона;
  • прочность кровли можно обеспечить, если размещать фермы с шагом не более 175 см.

Типовые металлические фермы из профильной трубы

Сборка и сварка ферм из профилированных металлических труб должна производиться с соблюдением таких норм:

  1. Для прочного соединения всех конструкционных деталей сооружения применяют спаренные уголки и прихватки.
  2. В нижнем поясе для сварки элементов используются равносторонние уголки.
  3. Для верхнего пояса фермы при сварке используют двутавровые уголки. Фиксируются встык они по наименьшим сторонам, имеющим различную длину.
  4. Чтобы нагрузка была равномерно распределена по всей конструкции, используют парные швеллеры и пластины-накладки. Как правило, таким приемом пользуются, когда нужно сделать навес длиннее.
  5. Все сварные швы по завершении работ нужно тщательно перепроверить. После этого можно произвести зачистку.
  6. Если нужно, то в конце производится окрашивание фермы антикоррозийным составом. Если же профиль из легированной стали, то в покраске он не нуждается.

Таким образом, для многочисленных построек хозяйственного или промышленного применения очень часто изготавливают фермы из профилированных труб. Ввиду значительной сложности и трудоемкости процесса расчетов, проектирование и создание чертежа лучше доверить профессионалам.

Фермы из профильной металлической трубы: чертеж, правила сборки

Фермы из профильной трубы получили свое распространение в сфере домашнего хозяйства и промышленности.

На основе такого каркаса можно построить любое сооружение: от жилого здания до ангара, складского помещения или даже стадиона.

Виды и размеры таких металлических конструкций очень разнообразны: фермы могут служить даже каркасом для дымовых труб. Основой любой постройки будет чертеж, поэтому особое внимание следует уделить правильности его составления.

Типовые металлические фермы из профильной трубы

Фермы — обязательная часть конструкции навеса, гаража или ангара

Перечень видов ферм из профильной трубы

Металлические фермы из профильной трубы для навеса конструируют из профиля, чаще всего стального. Профиль может иметь различные формы сечения: овальное, квадратное и наиболее популярное — прямоугольное.

Виды ферм имеют подразделения на две категории: фермы, где все элементы крепятся между собой в одной плоскости и сооружения с подвесной конструкцией (включает в себя верхний и нижний пояса).

Разделяются конструкции по следующим признакам: необходимая нагрузка на профиль, уклон системы, тип расположения перекрытий, длина пролета и градус наклона. В зависимости от этих факторов фермы могут быть такими:

1. Сооружения с уклоном, составляющим 22-30 градусов. Требования к устойчивости ферм подобного плана гласят, что их высота не должна превышать 1/5 от всей длины. Обычно расчет высоты производится именно по этому принципу, разделяя планируемую длину ангара на 5. Такой уклон выбирают тогда, когда хотят добиться относительной легкости системы.

Если протяженность всей конструкции превышает 14 метров, в таком случае раскосы следует располагать по направлению сверху вниз. При этом на верхнем ярусе размещают панель длиной 150-250 см. В конечном счете получается сооружение с двумя поясами, число панелей также будет четным.

Типовые металлические фермы из профильной трубы

Форма ферм и их количество зависит от типа и размера сооружения, а также от предполагаемой нагрузки на его кровлю

Полезный совет! Если планируется возведение фермы с пролетом более 20 метров, необходим монтаж подстропильных элементов, опорой которым будет служить дополнительные колонны.

Еще одной часто используемой разновидностью данного вида будут так называемые фермы Полонсо – сооружения треугольной формы с соединением в форме затяжки. Ферма из профильной трубы Полонсо считается очень легковесной, так как при ее строительстве удается избежать чересчур длинных раскосов.

2. Фермы с номинальным уклоном кровли в пределе 15-22 градусов. Этот вариант рассматривается для сооружений, которые не будут в итоге иметь длину пролета более 20 метров. Виды ферм с таким уклоном имеют высоту, составляющую 1/7 от общей протяженности. При необходимости увеличения высоты нижний пояс следует составить из ломаных сегментов.

3. Конструкции с наименьшим уклоном, не превышающим 15 градусов. При запланированном угле фермы до 15 градусов лучшим вариантом будут трапециевидные конструкции. Расчет высоты проводится из индивидуальных соображений, все зависит от конкретного угла кровли и назначения ангара. Высота может находиться в пределе от 1/7 до 1/12 протяженности.

Для трапециевидных ферм оптимальная длина металлических панелей должна составлять 1,5-2,5 м. Если чертеж не включает навесной потолок, раскосы можно заменить решеткой треугольной формы.

Если речь идет о форме конструкции, фермы из профильной трубы бывают следующего типа:

  • односкатные;
  • двускатные;
  • прямые;
  • арочные.

Последняя разновидность — фермы арочного типа — являются наиболее распространенными. Они достаточно прочные, их можно обшить поликарбонатными листами. Расчет навеса арочной конструкции должен быть очень точным для того, чтобы вес распределялся по профилю максимально равномерно. Арочные фермы строят и из обычных профильных труб, и из сваренных вместе.

Типовые металлические фермы из профильной трубы

Арочный тип ферм позволяет сделать полукруглую крышу из поликарбоната

Расчет фермы из стальной профильной трубы

Механизм расчета и создания чертежа фермы из профильной трубы производится в несколько важнейших этапов:

  1. Начальный этап — расчет длины ангара (гаража, сарая – помещения, строительство которого планируется).  От данного показателя будет зависеть высота металлоконструкции. В свою очередь, длина конструкции напрямую зависит от угла наклона кровли.
  2. Далее выбираются контуры поясов профиля. На выбор будут влиять тип назначения ангара, разновидность перекрытия кровли и угол ее наклона.
  3. Теперь, когда известны все габариты металлоконструкции, следует определиться с тем, будет ли возможность транспортировки фермы на объект, если строительство производится на строительной площадке.
  4. Необходимо предусмотреть наличие строительного подъема кровли, если длина ангара находится в диапазоне 12-36 м.
  5. Рассчитайте габариты панелей. Расчет основывается на показателе нагрузок, постоянно или периодически воздействующих на строение. Если ферма будет треугольной формы, номинальный угол наклона составит 45 градусов.
  6. Определяются расстояния между всеми узлами, составляется чертеж фермы из профильной трубы на основании проведенных измерений и вычислений.

Полезный совет! Для более точных расчетов постройки арочного ангара из профильной трубы рекомендуется использовать строительный калькулятор. Вообще проведение подобных вычислений вручную сейчас – большая редкость, претензионную точность расчетов можно получить, пользуясь специальными программами для архитекторов и строителей на ПК.

Типовые металлические фермы из профильной трубы

Чертеж фермы можно создать ручную или при помощи компьютерной программы

Проведение расчета арочной фермы из профильной трубы

Рассмотрим конкретный пример расчета для арочного навеса. Параметры предполагаемого сооружения будут следующими: фермы расположены с шагом 1,05 м, нагрузки будут сосредотачиваться в узловых участках. Высота арки в нашем случае не должна превышать 3 метров.

Рекомендованной высотой фермы будет 1,5 м – такой параметр считается более привлекательными и с эстетической точки зрения, и из соображений прочности. Между опорами берется пролет 6 м (L), стрела нижнего уровня – 1,3 м (f). Окружность в нижнем ярусе будет иметь радиус 4,1 м (r).

Угол между радиусами будет составлять α=105.9776°.

  • Длина профиля из нижнего пояса рассчитывается по формуле:
  • mн = π*Ra/180.
  • В ней: mн – величина профиля нижнего пояса; R – радиус окружности; A – угол между радиусами; π – постоянная.
  • В итоге:
  • mн = 3,14 х 4,1 х 106 / 180 = 7,58 (м).

Шаг между узлами конструкции в участках нижнего пояса должен составлять 55,1 см, в то время как шаги между крайними участками рассчитываются индивидуально. Для упрощения монтажа показатель можно округлить до 55 см, но увеличивать шаг не стоит.

Расчет навеса мелких габаритов допускает количество пролетов в районе 8-16. Для минимального количества длина стержней будет составлять 95,1 см при шаге меж поясами в районе 87-90 см. Для максимального числа пролетов шаг составит 40-45 см.

Требования к расчету профильной трубы для строительства фермы

При выборе изделий профильного проката, в особенности для крупногабаритных навесов, стоит руководствоваться данными, предоставленными СНиП:

  • 07-85 – данные о взаимодействии снеговых нагрузок и веса остальных конструктивных деталей сооружения;
  • П-23-81 – алгоритм работы с профилированными стальными изделиями.
Читайте также:  Правила демонтажа запорной арматуры

Типовые металлические фермы из профильной трубы

Пристенный навес также несет нагрузки, и его проектирование тоже нужно производить с учетом снежного покрова в зимнее время

Данные из представленных положений помогут быстрее сориентироваться в выборе типа фермы, угла наклона кровли и сечения, размера профильной трубы для стоек постройки.

Важно! Влиять на  выбор также будет местоположение региона, количество выпадающих осадков на протяжении зимнего периода.

Рассмотрим следующий пример: планируется постройка пристенного навеса с габаритами 4,7х9 метров. Его передний край опирается на стойки, а задняя часть крепится к внешней стене дома.

Сооружение будет возводиться в южном регионе, например, в Краснодарском крае. Информацию о снеговой нагрузке для каждого региона можно найти в сети Интернет, в нашем случае она будет составлять 84кг/м2.

Оптимальным углом наклона кровли для навеса такого габарита будет всего 8 градусов.

Одна стойка высотой в 2,2 метра имеет вес в 150 кг, а ее вертикальная нагрузка приблизится к 1,1 тоннам. Трубы профильные круглого (овального) сечения для данных целей не подойдут, минимальные показатели для профильной квадратной трубы – сечение 45 мм и толщина стенки 4 мм.

Но если несколько модернизировать конструкцию, введя в нее два параллельных пояса с косой решеткой, для них можно взять профиль с сечением 25 мм и толщиной стенки 3 мм.

При высоте фермы из профильной трубы в 40 см для поясов следует применить квадратные профтрубы с показателями 35 мм и 4 мм соответственно.

Для простоты расчета фермы из профильной трубы для навеса можно воспользоваться таблицей соответствия сечения и толщин стенок из ГОСТ 30245.

Таблица 1

Замкн. про-
филь прямо-
уг. сечения
Замкн.
про-
филь квадр. сечения
Показатели толщины стенок
1 1,5 1,8 2 2,5 3 3,5 4 5 5,5 7 8 9 10 12 12,5 14 16
15 +
20 + + +
40х20 25
30
+ +
40х25 + + +
60х30 и 60х40 40
50
+ + + +
80х40 + + +
60 + + + + + + +
80 + + + + +
120х80 90 + + + + + +
140х120 150х100 100
120
+ + + + + + + +
160х140 180х120 180х140 240х120 140
150
160
180
+ + + + + + +
150х130, 160х120, 180х100 + + + + + + + +
240х150 250х140 200
220
+ + + + + +
300х100 + + + + + + + + + +
260х240 300х200 250
300
+ + + + + + + +

Типовые металлические фермы из профильной трубы

Чтобы конструкция не разрушалась под действием коррозии, для ее основы нужно выбирать трубы из легированной стали

Металлические трубы для строительства арочного навеса стоит приобретать высококачественные, желательно из легированной стали. В сплаве должно быть большое количество углеродов – это создает достаточную защиту металлу от воздействий природных факторов и окружающей среды.

Рекомендацию по расчету металлической фермы из профильной трубы

В проектировании ферм есть некоторые тонкости:

  • Для принудительного облегчения веса конструкции возможна постройка ангара с дополнительными решетками (в том случае, есть уклон кровли взят минимальный);
  • чтобы облегчить кровлю со средним уклоном, используются ломаные нижние пояса;
  • расстояние между отдельными фермами не превышает 175 см.

При изготовлении и сварке ферм металлических из профильной трубы следует придерживаться следующих правил:

  1. Соединение элементов ангара производится при помощи прихваток и спаренных уголков.
  2. Детали нижнего пояса свариваются равносторонними уголками.
  3. Каркас ферм в верхних поясах соединяется двутавровыми уголками. Их стороны должны иметь разную длину, а стык производится по меньшей стороне.
  4. Для распределения нагрузок применяются швеллеры парного типа и накладные пластины, сваривающиеся между собой. Такой метод соединения используется при необходимости увеличить длину навеса.
  5. При проведении работ строго контролируется качество каждого сварного шва. По окончанию процесса сварки каждый шов следует зачистить.
  6. При необходимости можно осуществить окрашивание навеса антикоррозийной краской. Легированные стали не требуют дополнительной покраски.

Фермы из профильной трубы являются оптимальной основой для объектов бытового и коммерческого назначения. Расчет ангара трудоемок, он должен производиться специалистом, только в таком случае можно получить надежную схему будущей конструкции.

Гост 27579-88 фермы стальные стропильные из гнутосварных профилей прямоугольного сечения. технические условия от 31 декабря 1987

  •  ГОСТ 27579-88Группа Ж34
  • ОКП 52 8312 0000
  • Дата введения 1988-07-01
  • 1. РАЗРАБРТАН И ВНЕСЕН Государственным проектным институтом ЛЕНПРОЕКТСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ  Госстроя СССР, Министерством монтажных и специальных строительных работ СССР
  • ИСПОЛНИТЕЛИ

С.М.

Кузьменко (руководитель темы), А.И. Турецкий, К.С. Калиновский, Д.Л. Никитин, Г.В. Тесленко, Л.И. Гладштейн, В.П. Поддубный

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного строительного комитета СССР от 31.12.87 № 322

3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка Номер пункта, подпункта
ГОСТ 166-80 3.2
ГОСТ 380-71 1.3.1, 1.3.8
ГОСТ 427-75 3.2.
ГОСТ 515-77 1.6.3
ГОСТ 882-75 3.2
ГОСТ 1054-74 1.3.8
ГОСТ 1759-70 1.3.8
ГОСТ 2246-70 1.3.6
ГОСТ 2789-73 1.3.4
ГОСТ 2991-85 1.6.3
ГОСТ 3282-74 1.6.1, 1.6.3
ГОСТ 3749-77 3.2
ГОСТ 4543-71 1.3.8
ГОСТ 5915-70 1.3.8
ГОСТ 6402-70 1.3.8
ГОСТ 7502-80 3.2
ГОСТ 7798-70 1.3.8
ГОСТ 8509-86 1.3.1
ГОСТ 9378-75 3.4
ГОСТ 10702-78 1.3.8
ГОСТ 14192-77 1.5, 1.6.4
ГОСТ 14771-76 1.3.6
ГОСТ 14918-80 5.4
ГОСТ 15150-69 4.2
ГОСТ 16350-80 Вводная часть, 1.3.1, 1.3.8
ГОСТ 16523-70 1.3.1
ГОСТ 18160-72 1.6.3
ГОСТ 19282-73 1.3.1
ГОСТ 19903-74 1.3.1
ГОСТ 22353-77 1.3.8
ГОСТ 22354-77 1.3.8
ГОСТ 22355-77 1.3.8
ГОСТ 22356-77 1.3.8
ГОСТ 22727-77 3.5
ГОСТ 23118-78 1.1, 1.4
ГОСТ 24045-86 1.2.1
ГОСТ 25546-82 Вводная часть
ГОСТ 26047-83 1.2.4
ГОСТ 26271-84 1.3.6
ТУ 14-1-3023-80 1.3.1

Расчет и изготовление ферм из профильной трубы

Применив профильную трубу для монтажа ферм, можно создавать конструкции, рассчитанные на высокие нагрузки. Легкие металлоконструкции подходят для возведения сооружений, обустройства каркасов под дымоходы, монтажа опор для кровли и козырьков.

Вид и габариты ферм определяют в зависимости от специфики использования, будь то домашнее хозяйство или промышленная сфера. Важно грамотно выполнить расчет фермы из профильной трубы, иначе конструкция может не выдержать эксплуатационные нагрузки.

Навес из арочных ферм

  • Виды ферм
  • Особенности конструкций
  • Основы расчета

Виды ферм

Металлические фермы из трубопроката отличаются трудоемкостью в монтаже, но они экономичнее и легче конструкций из сплошных балок.

Профилированная труба, которую изготавливают из круглой путем горячей или холодной обработки, в поперечном разрезе имеет вид прямоугольника, квадрата, многогранника, овала, полуовала или плоскоовальную форму. Удобнее всего монтировать фермы из квадратных труб.

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

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

Конструктивные элементы металлической фермы

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

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

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

  • односкатной;
  • двухскатной;
  • прямой;
  • арочной.

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

Треугольная ферма для односкатной конструкции

Особенности конструкций

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

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

В строительстве можно использовать фермы с различным контуром:

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

Обязательно почитайте:  Парапет крыши и виды его конструкцийОчертания поясов ферм

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

  1. Угол от 22 до 30 градусов. Металлоконструкция из профильной трубы для навеса или иной кровельной конструкции имеет соотношение высоты к длине как 1:5.
    • для пролетов малой и средней длины чаще всего используют треугольные фермы из труб небольшого сечения – они легкие и при этом жесткие;
    • при длине пролета свыше 14 метров, применяют раскосы, установленные сверху вниз, а по верхнему поясу крепят панель длиной 150-250 см, чтобы получить двухпоясную конструкцию с четным количеством панелей;
    • для пролетов длиной более 20 метров, чтобы исключить прогиб фермы, требуется установка подстропильной конструкции, связанной опорными колоннами.
  2. Отдельно стоит рассмотреть ферму Полонсо, которая выполнена в виде двух треугольных систем, соединенных между собой через затяжку. Это дает возможность не монтировать длинные раскосы в средних панелях, за счет чего заметно снижается общий вес конструкции.

    Стропила Полонсо

  3. Угол от 15 до 22 градусов. Высота и длина типовой фермы соотносятся как 1:7. Конструкция применяется для перекрытия пролетов длиной до 20 метров. При увеличении высоты конструкции относительно указанных пропорций, правила требуют сделать нижний пояс ломаным.
  4. Угол менее 15 градусов. Лучше, если применяемый каркас для крыши постройки или для навесов состоит из трапециевидных металлоконструкций. Фермы металлические сварные данной формы в своем составе имеют короткие стойки, за счет которых конструкция противостоит продольному изгибу. Металлоконструкции из труб, предназначенные для односкатных кровель с углом наклона от 6 до 10 градусов, должны быть асимметричными. Чтобы определить их высоту, длину пролета делят на 7, 8 или 9 в зависимости от особенностей проекта.

Основы расчета

Перед тем как рассчитать ферму, необходимо подобрать подходящую конфигурацию крыши, учитывая габариты сооружения, оптимальное количество и угол наклона скатов.

Также следует определить, какой контур поясов подойдет для выбранного варианта крыши – при этом принимаются во внимание все эксплуатационные нагрузки на кровлю, включая осадки, ветровую нагрузку, вес людей, производящих работы по обустройству и обслуживанию навеса из профильной трубы или кровли, монтажу и ремонту оборудования на крыше.

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

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

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

Обязательно почитайте:  Сделать фронтон самому – глаза боятся, а руки делают

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

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

Чертеж с размерами элементов

Рассчитываем ферму из стальной профильной трубы

Рассмотрим, как правильно рассчитать металлоконструкцию, чтобы выполнить каркас кровли или навес из профильной трубы. Подготовка проекта включает несколько этапов:

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

Изготовление конструкции из профильной трубы

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

Арочные конструкции: пример расчета

Чтобы сварить ферму для навеса в виде арки, применяя профильную трубу, необходимо правильно рассчитать конструкцию.

Рассмотрим принципы расчета на примере предполагаемого сооружения с пролетом между опорными конструкциями (L) 6 метров, шагом между арками 1,05 метра, высотой фермы 1,5 метра – такая арочная ферма выглядит эстетично и способна выдержать высокие нагрузки.

Длина стрелы нижнего уровня арочной фермы при этом составляет 1,3 метра (f), а радиус окружности в нижнем поясе будет равен 4,1 метра (r). Величина угла между радиусами: а=105.9776°.

Схема с размерами арочного навеса

  • Для нижнего пояса длину профиля (mн) рассчитывают по формуле:
  • mн = π×R×α/180, где:
  • mн – длина профиля из нижнего пояса;
  • π – постоянная величина (3,14);

Обязательно почитайте:  Узел примыкания кровли к стене – делаем правильно

  1. R – радиус окружности;
  2. α – угол между радиусами.
  3. В результате получаем:
  4. mн = 3,14×4,1×106/180 = 7,58 м

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

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

Профильная труба для монтажа ферм: требования к расчету

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

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

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

Навес для авто из трубопроката

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

Полезные советы по монтажу

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

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

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

Сварка элементов фермы

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

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

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector