(495) 766-86-01603-971-803
Мы работаем по выходным - тел. 8-926-197-21-13
 

Конструкция фермы из профильной трубы для навеса


Металлические фермы для навеса из профильной трубы: расчет и изготовление

Надежные и прочные металлические фермы – это одно из разновидностей современной продукции металлопроката. Это целостная форма, которая никогда не меняет своих геометрических параметров, даже если жесткие узлы заменены шарнирными. Из них получаются долговечные и надежные конструкции, как навесы, беседки, павильоны и даже целые крыши жилых домов. Но насколько такие конструкции целесообразнее, чем более привычные деревянные?

В этой статье мы расскажем вам о видах, особенностях и преимуществах металлических ферм. Надеемся, вы совершенно по-другому посмотрите на вопрос прочности стропильной системы, особенно, если вы хотите забыть про занозы, точащих древесину жучков и постоянных переживаниях об обработке элементов крыши.

Преимущества и недостатки для частного строительства

Прочные металлические фермы сегодня активно применяются в строительстве частных домов и промышленных зданий. И совсем не обойтись без такой надежной строительной системы в возведении складских помещений, спортивных сооружений, торговых комплексов и павильонов для выставок, а еще для строительства офисных многоэтажных зданий. Что неудивительно, ведь металлические фермы особенно хороши, когда нужно перекрывать большие пролеты.

Фермы из металлической трубы имеют массу ценных преимуществ перед другими:

  • Устойчивость к деформациям при нагрузках.
  • Небольшой вес благодаря полым конструкциям.
  • Доступная стоимость для частного строительства.
  • Возможность возведения безопасных сложных конструкций без потери прочности.
  • Высокая пожаробезопасность.
  • Долговечность, прочность и надежность.

С конструктивной точки зрения использование ферм даже более предпочтительно, чем балки. Ведь при меньшем весе те выдерживают куда серьезнее нагрузки, чем при использовании обычных двутавров и швеллеров. При этом фермы еще и менее металлоемкие.

В какой-то мере металлические фермы служат аналогом стальных балок, но куда более экономичны в плане расхода материала. При этом их эффективность сравнима. А отличие металлической фермы от просто собранных вместе стропил в том, что готовая ферма отлично работает на растяжение и сжатие.

А, в отличие от деревянных стропил, металлические не гниют, не плесневеют, не разрушаются грибками или насекомыми. Их намного сложнее сломать тонной снега. Кроме того, собирают такие стропила быстрее, чем из других материалов.

Виды ферм для разных задач

Вы удивитесь, насколько много видов металлических ферм:

Давайте рассмотрим внимательные самые популярных формы металлических ферм, которые чаще всего производят на российских заводах:

  • Параллельные – самые простые и экономичные, для изготовления которых используются одинаковые детали.
  • Классические арочные, в которых нижний и верхний пояс имеют вид дуги, а пояса соединены между собой ребрами жесткости. Разные виды такой арки отличаются между собой радиусом. А сам радиус определяют такими внешними ограничителями, как размеры стропильной системы, запланированный вами дизайн крыши и сложность ее конструкции.
  • Треугольные односкатные, которые чаще всего используются для устройства крыши с крутыми скатами.
  • Треугольные двускатные, более подходящие для крыш с крутыми скатами, но оставляющие после производства немалую долю отходов.
  • Полигональные, которые хорошо подходят для кровли из тяжелого настила, но отличаются сложностью в монтаже.
  • Трапецеидальные, подобные полигональным, но с более упрощенной конструкцией.
  • Сегментные, подходящие для зданий со светопропускающей кровлей, но самые сложные в производстве. Чтобы их изготовить, делают дугообразные элементы с точной геометрией, которая позволяет равномерно распределять нагрузку.

А вот популярные и малоизвестные виды ферм для навеса из металла:

Архитектура металлической фермы: элементы, узлы и напряжение

Итак, металлическая ферма – это сварная или сборная система труб и жестких крепежных узлов. Состоит такая конструкция из определенных элементов:

  • Пояса, верхний и нижний, которые служат каркасом.
  • Решетки, которая связывает оба уровня.
  • Стоек, которые смонтированы перпендикулярно к поясу.
  • Раскосов, которые присоединены под углом к нижнему и верхнему уровню.
  • Шпренгеля – вспомогательного раскоса.
  • Узел – это точка, в которой сходится сразу несколько стержней. Здесь трубы соединяют при помощи фасонки – специального металлического листа.
  • Панель – это расстояние между соседними узлами, а пролет – расстояние между опорами стропильных систем.

Верхний пояс металлической фермы изготавливают из профильной трубы или двутавровых балок, с применением фланцевого соединения. Нижний – из этих же материалов.

Только, если ферма станет подвергаться нагрузке на уровне панелей, тогда дополнительно необходимо установить парные швеллеры. А внутренние стойки и раскосы изготавливают из круглой трубы, уголка или профильной трубы.

Решетки внутри фермы располагают по самым разным схемам, и все они продиктованы исключительно практическими соображениями. Чем больше поперечных элементов, тем прочнее сама конструкция, и тем дороже она обходится (материала-то уходит больше!). Например, вот в каких вариантах изготавливают треугольную ферму:

Внутренний рисунок металлической фермы подбирают в зависимости от конструктивных требований и планируемого уровня нагрузок. И выбранный тип обрешетки влияет на вес конструкции, ее внешний вид, трудоемкость и бюджет на изготовление самой металлической фермы.

Давайте рассмотрим стандартные виды внутренних решеток металлических ферм:

  • Меньше всего узлов в треугольной решетке, которая чаще всего встречается в параллельной и трапециевидной ферме. Причем такая решетка считается наиболее экономной, т.к. у нее минимальная суммарная длина стержней.
  • Шпренгельная решетка нужна там, где основная нагрузка приходится на верхний пояс. А потому ее используют, когда нужно сохранить расстояние между прогонами.
  • Раскосную ферму делают, когда стойкам приходится противостоять большим усилиям.
  • Крестовая разновидность нужна для каркасов, в которых расчетная нагрузка идет сразу в обоих направлениях.
  • Перекрестная решетка нужна для ферм, которые делают из тавров.
  • Полураскосная и ромбическая решетка нужна для ферм с такой большой высотой, как при создании мостов и мачт. Такие рамы получаются с высокой жесткостью благодаря двум системам раскосов.

В жизни выглядят все эти фермы так:

Вот, например, как выглядит не так часто встречающаяся шпренгельная ферма:

Кровельные металлические фермы, в свою очередь, бывают двускатные, односкатные и прямые. За счет ребер жесткости металлические фермы не деформируются даже на больших пролетах, хотя с виду довольно хрупкие.

Также металлические фермы делят на виды по количеству поясов. Это плоские фермы, где узлы и стержни находятся в одной плоскости, и пространственные, более сложные, в которых пояса находятся в параллельных плоскостях.

Проектирование ферм для крыши дома

Итак, давайте рассмотрим: как точно рассчитать ферму для навеса или более солидной постройки так, чтобы вы не закупили слишком много материала и правильно просчитали прочность.

Мы советуем вам взять готовые типовые проекты, которые уже практикуют, и которые проверенные временем. Идеально, если вы сможете проконсультироваться насчет выбранной схемы с опытным мастером, а затем уже перейдете к реализации.

Если вы решили справиться самостоятельно, тогда первым делом составьте схему будущей металлической фермы. Определите, какие контуры у нее будут, необходимо ли пространство под потолком, какое будет кровельное покрытие.

Высота металлической фермы зависит от типа кровельного материала, ее веса, угла наклона и возможности перемещения самой фермы.

Нормативные документы

Итак, фермы должны соответствовать таким государственным стандартам:

  • ГОСТ 23118-99 (об общих ТУ для конструкций из стали).
  • ГОСТ 23119-78 (о требованиях к производству ферм, когда нужна сварка уголков).
  • ГОСТ 23119-78 (о ТУ на производство металлических ферм, сварка профильных труб).

А, чтобы правильно спроектировать металлическую ферму, вам понадобится информация из таких источников: СНиП, П-23-81 (о стальных конструкциях), и СНиП 2.01.07-85 (о нагрузках и воздействиях).

Ферму для навеса или гаража вы можете сделать «на глаз», не особо заморачиваясь. В любом случае, вы по наитию задействуете больше материала, чем нужно, и тем самым добьетесь нужной прочности. А вот для дома такие фермы нужно рассчитывать максимально точно, чтобы тем смогли выдержать все силы стихий и сами по себе не создавали ненужной нагрузки на фундамент.

Для этого учитывают такие факторы:

  • Постоянные нагрузки, как вес кровельного покрытия.
  • Периодические нагрузки, как переменчивая погода, ураганы и даже смерч.
  • Дополнительные нагрузки, как снеговые и ветровые, а также вес человека, который может находиться на кровле во время ремонтных работ.

Чем больше высота фермы, тем выше ее несущая способность. Также на несущую способность влияют ребра жесткости – чем их больше, тем крепче сама ферма. Но тем она тяжелее и дороже обходится.

К слову, самые легкие металлические фермы получаются, когда их высота равна 1/7 или 1/9 длины пролета. Дополнительно их облегчают специальной решеткой, в которой усилие по сжатию принимается короткими стойками.

Расчет высоты и длины фермы

При проектировании изготовлении металлических ферм важно необходимо выполнить некоторые пункты расчета металлической фермы:

  • Шаг 1. Определите ширину пролета в постройке, выберите форму крыши и угол ската.
  • Шаг 2. Выберите контур пояса с учетом предполагаемого уровня нагрузки на ферму.
  • Шаг 3. Рассчитайте размер каркаса и то, будете ли собирать его или варить самостоятельно, или же закажете.
  • Шаг 4. Чтобы рассчитать оптимальную высоту металлических ферм, примените такие формулы (L – длина фермы):

Н=1/4×L либо Н=1/5×L, если рама треугольной формы Н=1/8×L, если параллельная, трапецеидальная или полигональная. При этом сам уклон верхнего пояса должен быть 1/8×L или 1/12×L.

Теперь определяем размеры панелей. Напомним, что панель – это расстояние между стойками, которую передают всю нагрузку. Причем угол раскоса у разных ферм – разный, и панели им отвечают. Например, в ферме с решеткой треугольной формы такой угол составляет 45 градусов, а с раскосной решеткой – 35 градусов.

И, наконец, определяем угол расстановки раскосов, который должен составлять от 35 до 50 градусов, идеально, если 45.

Проверить полученное вами значение вы сможете при помощи специальных программ, которых сегодня немало:

Подбор параметров фермы

Подбирают нужную конструкцию фермы исходя из формы чердачного перекрытия, угла наклона крыши и нужная длина пролета.

Так, наиболее практичной для кровли жилого дома считается ферма треугольной формы, которая будет иметь высоту около пятой части длины пролета:

Если же длина пролета будет значительной, от 14 до 20 метров, отдайте предпочтение конструкции с идущими вниз раскосами. При этом верхняя часть фермы должна иметь панель длиной от 1,5 до 2,5 метров. Так, оба пояса конструкции будет иметь четное количество панелей.

Такие фермы позволят избежать длинных раскосов, что поможет сопротивляться продольному изгибу. Хотя обычно для этого приходится делать большое сечение, утяжеляющее всю конструкцию в несколько раз. При этом верхняя часть фермы разбивается на двенадцать или шестнадцать панелей, по 2-2,75 метра.

Но иногда потолок крыши планируется геометрически сложным. В таком случае его среднюю часть приподнимают над опорами или же используют те же фермы Полонсо. Да, такой вариант немного сложнее обычной треугольной формы, но мы уверены, что вы справитесь!

Если даже фермы Полонсо не подходят, т.к. высота потолка от опор планируется быть еще выше, тогда ставят многоугольные металлические фермы, в которых поднят нижний пояс. Так, чтобы увеличить высоту конструкции до 0,23 длины пролета, расположенный внизу пояс делают ломаным.

При угле кровли 6-15° ставят трапециевидные или асимметричные фермы. Если же вы хотите получить красивую внешнюю форму, но при этом ровный потолок, тогда лучше выбрать сегментную.

Тем более, что на нее израсходуется намного меньше материала. И эффективность сегментной формы растет с удлинением пролета:

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.

Посмотрите также, какими аккуратными получаются сваренные вручную арочную фермы из квадратной профильной трубы:

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.

Процесс монтажа в пошаговых иллюстрациях

У монтажа ферм на разные основания – свои особенности. Так, на кирпичные стены и железобетонные колонны их устанавливают на анкерные болты.

Устанавливать металлические фермы следует на колонны, которые предварительно прочно закреплены и зацементированы на основании. А поднимать их удобнее поднимать при помощи стрелочного крана, хотя при относительно небольшом весе с ними вполне справляются трое-четверо человек:

Схема такова: сначала двое-трое человек поднимают один конец фермы, надежно его фиксируют на стене, затем – второй:

Конечно, фермы побольше, для другого рода строительства поднять способна только специальна техника:

При этом фермы сначала крепят временными соединениями, а потом – постоянными:

А вот в случае с промышленной постройкой, фермы следует монтировать на подстропильные металлические конструкции, которые служат связующими элементами для опорных колонн.

Сама длина пролетов в этом случае составляет от 20 до 35 метров. Это – все те же фермы Полонсо, которые состоят из двух ферм треугольной формы, соединенных между собой затяжкой.

По окончанию монтажа металлическую ферму по желанию окрашивают в любой выбранный цвет. Особенно эффектно это смотрится под таким покрытием, как поликарбонат или прозрачным шифером. К слову, обычно сами металлические фермы требуют антикоррозийной обработки, чтобы быть защищенными от конденсата в чердачной зоне.

Скажем так: металлические фермы и сооружать, и устанавливать на место ощутимо сложнее, чем деревянные. Зато результат порадует душу!

krovgid.com

Сварка ферм для навеса из профильных труб

07.12.2018

Навесы делают для защиты от дождя и солнца мест отдыха на свежем воздухе, крыльца, игровых площадок. Парковка для авто под навесом удобней, чем стоянка под открытым небом. Сварка навеса из профильных труб доступна даже новичкам. Однако, чтобы построить надежную и долговечную конструкцию, необходимо уметь правильно выбирать материал и знать, как сваривать фермы из профильной трубы.

Подробнее о фермах

Основой навеса являются стропильные фермы, связывающие его в единое целое. Они изготовляются в виде горизонтальной пространственной конструкции, собранной из элементов, соединяемых сваркой. Ферма состоит из нижнего и верхнего пояса, скрепленных вертикальными и диагональными (раскосами) перемычками. Основным плюсом навесов из профиля является их способность при небольшом весе успешно противостоять ветровым нагрузкам и весу снега. Сварка ферм может быть выполнена из швеллера, уголка, но чаще выбираются профильные трубы.

Выбор формы

Форма ферм зависит от назначения и условий эксплуатации навеса. Каждая из них обладает преимуществами и недостатками. К популярным относятся:

  1. Треугольной формы — классика постройки крыш и навесов с крутыми скатами. Благодаря простой форме они легко рассчитываются и изготавливаются. Треугольные конструкции обеспечивают хорошую естественную освещенность пространства под собой. Однако потребуется дополнительный расход материала и длинные балки для соединения центральных частей обрешетки. Также отмечается сложность сваривания острых углов.
  2. Полигональные конструкции строятся для защиты больших площадей. Из-за сложной формы для облегченных навесов не применяются. Благодаря высокой прочности пролеты между фермами можно увеличивать, что уменьшает расход металла.
  3. Хорошей прочностью обладают также фермы с параллельными поясами. В отличие от других видов они собираются из повторяющихся элементов одного размера с минимальным количеством стыков. Поэтому сваривать ферму для навеса этого вида несложно.
  4. Односкатные фермы трапециевидной формы, устанавливаемые на опорных столбах надежны, так как жестко фиксируют строение. Для них не требуются длинные трубы на верхнюю решетку.
Читайте также:  Как сделать распашные гаражные ворота

Помимо перечисленных форм сварку ферм из профильной трубы производят в виде арок, ножниц, буквы П, асимметричных, двух шарнирных, мансардных с центральной опорой и без нее.

Форма ферм зависит от назначения и условий эксплуатации навеса

Преимущества профильных труб

Выбор прямоугольного профиля для строительства навеса рекомендуется специалистами, так как он обладает следующими достоинствами:

  • не нуждается в обработке огнестойкими составами;
  • профиль легко без деформации гнется с помощью простых устройств, что позволяет создавать сложные формы;
  • защита от коррозии осуществляется простым окрашиванием;
  • доступность приобретения во всех регионах;
  • ошибка при раскрое исправляется привариванием отрезка на прежнее место;
  • малый вес по сравнению с другим металлопрокатом равной прочности;
  • длительный срок службы.

Рекомендации перед постройкой

Требования, предъявляемые к навесам, отражены в СНИП 2.01.07-85. В документе указано как правильно определить нагрузки и их величины, которые должна выдерживать конструкция. Помимо этого нужно учитывать климатические особенности региона. Если зимы снежные и случаются сильные порывы ветра сечение профиля увеличивается.

Также следует учитывать размеры навеса. При увеличении расстояния между опорами сечение профиля выбирается больше. Шаг установки ферм регламентируется СНИП, однако, следует учитывать ширину кровельного материала. При использовании ондулина или поликарбоната чертеж составляется с учетом размера их листов.

От величины угла наклона навеса зависит количество скапливающегося снега. С крутой крыши он скатывается самопроизвольно, но для такой конструкции увеличивается расход материала. Для регионов с обильным выпадением снега угол делается не менее 25 — 30⁰.

Сварка простой односкатной конструкции

Сначала составляется чертеж с размерами элементов. Без инженерного образования сделать расчет нагрузок не получится, поэтому следует привлечь специалиста или воспользоваться онлайн калькулятором. Зная характеристики навеса, можно поискать в свободном доступе подходящий чертеж.

Для защиты автомобиля от непогоды чаще всего строят односкатные навесы размером 4×6 м. Фермы треугольной формы изготавливаются из профиля 30×30×1,2 мм. Верхние трубы имеют длину 3,9 м, нижние — 3,1 м. Три вертикальные стойки для их соединения вырезаются из такого же профиля. Крайняя делается высотой 0,6 м, остальные — по степени убывания. Для увеличения прочности в получившиеся участки зигзагообразно устанавливаются семь раскосов сечением 20×20 мм.

Читайте также:  Как приварить петли на ворота гаража или забора

Для навеса длиной 6 метров нужно 5 ферм, устанавливаемых с шагом 1,5 м. Поверху они будут соединяться перемычками из профиля 20×20 мм через 0,5 м. Получившаяся обрешетка надежно удержит поликарбонат, не давая ему провисать под тяжестью снега. Для опорных стоек подготавливаются трубы сечением 80×80 или 100×100 мм. Поверху на них укладываются балки из профиля 30×30 мм.

Без инженерного образования сделать расчет нагрузок не получится, поэтому следует привлечь специалиста или воспользоваться онлайн калькулятором

Процесс сборки

Монтаж навеса производится в следующей последовательности:

  1. Нарезаются шесть стоек. Их длина берется из расчета, что 0,6 — 0,8 вкапываются в землю. Высоты 2,1 м над поверхностью для легкового автомобиля достаточно. Для микроавтобуса с учетом бетонирования площадки потребуется 2,6 м.
  2. Выкапываются шесть ямок — 4 по углам навеса и 2 посредине длинных сторон. Они необязательно должны располагаться по краям конструкции. Лучше стойки устанавливать с отступом 0,6 м внутрь. Это уменьшает нагрузку на провисание.
  3. После заливки бетона необходимо дождаться его полного высыхания. Затем, отрезая лишнее, стойки выравниваются по высоте. Если расхождение небольшое, его устраняют подкладыванием металлических пластин.
  4. При монтаже навеса впритык к стене вместо соответствующих опор в нее вмуровывают закладные.
  5. Сварка ферм производится на земле.
  6. После их готовности 3 стойки обоих рядов соединяются балками, на которые устанавливаются фермы.
  7. Затем на верхнем поясе между фермами привариваются продольные перемычки.
  8. Швы на собранной обрешетке зачищаются шлифовальной машинкой, чтобы не мешали укладке поликарбоната.
  9. Готовая конструкция окрашивается. В обрешетке высверливаются отверстия для крепления кровли.
  10. Листы поликарбоната прикручиваются саморезами с термошайбами так, чтобы они выступали за пределы каркаса на 10 — 15 см. Такие козырьки обеспечат защиту металла от дождевой воды.

Заключение

Для изготовления простого навеса достаточно квалификации начинающего сварщика. Особое внимание уделяется качеству шва, соединяющего нижний пояс с опорами, так как на него приходится основная нагрузка. При использовании волнистых кровельных материалов, отверстия для их крепления делаются в верхней точке волны.

Сварка ферм для навеса из профильных труб Ссылка на основную публикацию

svarkaprosto.ru

Расчёт и изготовление металлической фермы для навеса

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

Общая методология расчёта

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

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

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

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

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

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

Определение сочетанных воздействий и реакции опоры

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

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

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

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

  • 200 · 1,5 + 200 · 3 + 200 · 4,5 + 100 · 6 = 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.

Дифференциальный расчёт усилий

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

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

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

Узел b

  • -100 + S1 = 0
  • S1 = 100 кг

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

Узел a

  • -100 + 400 – sin(33,69) · S3 = 0 — уравнение равновесия на ось у
  • S3 = 300 / sin(33,69) = 540,83 кг — стержень 3 сжат
  • -S3 · cos(33,69) + S4 = 0 — уравнение равновесия на ось х
  • S4 = 540,83 · cos(33,69) = 450 кг — стержень 4 растянут

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

Определение сечения элементов

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

где: Fтр — площадь поперечного сечения растянутой детали; N — усилие от расчётных нагрузок; Ry — расчётное сопротивление материала; γс — коэффициент условий работы.

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

где: Fтр — площадь поперечного сечения сжатой детали; N — усилие от расчётных нагрузок; φ — коэффициент продольного изгиба сжатых элементов (определяется по таблице); Ry — расчётное сопротивление материала; γс — коэффициент условий работы.

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

где: ix — радиус инерции сечения; Jx — осевой момент инерции; Fтр — площадь сечения.

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

где: lx — расчётная длина в плоскости фермы; ix — минимальный радиус инерции сечения по оси x; ly — расчётная длина из плоскости фермы; iy — минимальный радиус инерции сечения по оси y.

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

Изготовление деталей для фермы

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

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

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

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

Сборка на метизах или сваривание?

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

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

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

рмнт.ру

16.09.17

www.rmnt.ru

Как рассчитать и построить навес из профильной трубы своими руками

Навес из труб и поликарбоната становится все более популярной архитектурной формой на приусадебном участке. Ничего удивительного, ведь это строение может выполнять множество функций, начиная от открытого гаража для автомобиля, дровяного склада, крытой игровой площадки и заканчивая зоной отдыха с мангалом и мягкими креслами.

Ключевым преимуществом является возможность изготовления такой конструкции своими руками. В представленной статье будут даны рекомендации по выбору материала, примеры расчетов опор и ферм и как сварить навес из профильной трубы.

Расчет оптимальной формы навеса

Длина стропила зависит от угла наклона фермы. Для различных величин углов оптимально использование разного кровельного материала:

  • 22-30 – оптимальный угол наклона для строений в областях со значительными снеговыми нагрузками. В качестве конструкция навеса из профильной трубы с таким углом предусматривает преимущественно треугольную форму. Она оптимальна для асбестовых прямых и волнистых листов, различного типа металлопрофиля и этернитового кровельного покрытия.
  • 15-22 – так же являются двухскатными с металлическими типами кровельных покрытий. Такой угол наклона характерен для регионов с увеличенными ветровыми нагрузками. Максимальная величина пролета треугольной фермы с таким углом 20 м.
  • 6-15 – преимущественно односкатные трапециевидные фермы с покрытием из поликарбоната и профнастила.

Односкатный навес из профильной трубы, фото строения с кровлей из профнастила

Расчет навеса из поликарбоната из профильной трубы производится в соответствии со СНиП П-23-81 «Стальные конструкции» и СНиП 2,01,07-85 «Нагрузки и воздействия».

Технологические требования к ферме и последовательность расчета следующая. В соответствие с техническим заданием определяется требуемая величина пролета. По представленной схеме подставляем габариты пролета и определяем высоту конструкции. Производится задание угла наклона фермы и оптимальной формы крыши навеса. Соответственно определяются контуры верхнего и нижнего пояса фермы, общие очертания и тип кровельного покрытия.

Важно! Максимальное расстояние, на котором размещаются фермы при изготовлении навеса из профильной трубы – 1,75 м. 

Схема зависимости длины стропил от угла крыши при расчете фермы из профильной трубы для навеса

Выбор профиля

В качестве материала для сборки стропильной фермы можно использовать швеллера, тавры, уголки и другой профилированный прокат который изготовлен из стали марки Ст3СП или 09Г2С (в соответствии с ГОСТ). Однако все эти материалы имеют существенный недостаток по сравнению с профилированной трубой – они намного тяжелее имеют большую толщину при сопоставимых прочностных характеристиках.

Рекомендуемые размеры сечения труб для навеса

Размеры элементов каркаса для навеса из профильной трубы зависят от габаритов строения. В соответствии с ГОСТ 23119-78 и ГОСТ 23118-99 для создания навеса из квадратной трубы собственными руками используют следующие материалы:

  • Для компактных строений с шириной пролета до 4,5 м – 40х20х2 мм;
  • Сооружения средних размеров с пролетом до 5,5 м изготавливаются из профтрубы 40х40х2мм;
  • Строения значительной величины с пролетами более 5,5 м монтируют из профильных труб различного сечения 40х40х3 мм или 60х30х2мм.
  • Размер стойки для навеса из профтрубы – 80 80 на 3 мм.

Чертежи, размеры и основные узлы соединений

Прежде чем приступить к сборке навеса из профильной трубы своими руками необходимо начертить детальный план всего сооружения с указаниями точных размеров всех элементов. Это поможет рассчитать точное количество материалов каждого вида и рассчитать стоимость строительства.

Чертеж навеса из профильной трубы с указанием основных габаритных размеров

Кроме того желательно сделать дополнительный чертеж наиболее сложных конструкций. В этом случае это односкатная ферма и узлы креплений ее основных элементов.

Схема для изготовления фермы из профильной трубы для навеса с основными крепежными узлами

Одним из основных достоинств профильной трубы является возможность безфасоночного соединения. Это проявляется в простоте конструкции и низкой стоимости фермы при длине стропильных пролетов до 30 м. при этом кровельный материал может опираться непосредственно на верхний пояс фермы, при условии его достаточной жесткости.

Узлы крепления для сборки навеса из профильной трубы своими руками, на фото а — треугольная решетка, б — опорная, в — раскосная решетка

Преимуществами безфасоночного сварного соединения является:

  • Существенное снижение массы фермы, по сравнению с клепанными или болтовыми конструкциями до 20% и 25 % соответственно.
  • Снижения трудозатрат и стоимости изготовления, как единичных изделий, так и при мелкосерийном производстве.
  • Невысокая стоимость сварки и возможность автоматизировать процесс путем использования аппаратов с устройством непрерывной подачи сварной проволоки.
  • Равнопрочность сварного шва и соединяемых изделий.

Из недостатков можно отметить:

  • Необходимость иметь довольно дорогостоящее оборудования;
  • Необходим опыт в сварочных работах.

Болтовые соединения при производстве  изделий из профильной трубы встречаются довольно часто. Обычно они используются в разборных навесах из профильной трубы или в изделиях, производимых для массового потребления.

Болтовые соединения наиболее простые для монтажа навеса из профильной трубы своими руками, фото присоединенного элемента каркаса

Основными достоинствами таких соединений являются:

  • Простота выполнения сборки;
  • Нет необходимости в дополнительном оборудовании;
  • Возможность полного демонтажа сооружения.

Недостатки:

  • Увеличивается вес конструкции;
  • Необходимы дополнительные детали крепежа;
  • Прочность и надежность болтовых соединений несколько ниже, чем сварных.

Подведя итоги

В статье была рассмотрена конструкция и методы изготовления самого простого односкатного навеса из профильной трубы своими руками, однако, профилированная труба довольно «гибкий» материал из которого можно сделать сложные и эстетически привлекательные конструкции.

Сложная конструкция для создания навеса из профтрубы своими руками, фото односкатного, купольного сооружения

roomgood.ru

Расчет арочной металлической фермы для навеса

Металлические фермы для навеса — одни из самых элементарных строений. Их часто возводят на дачных участках и территориях загородных домов. Это простые конструкции из каркаса, покрытия и дополнительных элементов. Из них можно сделать навес, закрывающий место, выделенное под хранение вещей, или создать мини-стоянку для автомобиля. Всю сборку можно сделать самостоятельно, но чтобы ферма получилась прочной и долговечной, необходимы правильные расчеты.

Навесы предназначены для обеспечения места под хранение вещей или возведения мини-стоянки для машины

Виды конструкций

Фермы изготавливают из профилей прямоугольной формы или металлических уголков. Материал выбирается в зависимости от типа конструкции и вида поясов. Пояса — это основа фермы, они располагаются снизу и сверху сооружения и формируют его пространственное очертание. Для изготовления маленьких конструкций используют профильные трубы.

Фермы имеют несколько форм:

  1. Полигональные. Этот тип ферм предназначен для установки на пролетах длиной от 10 метров и больше. Если устанавливать навес на маленьком участке, то конструкцию комплектуют дополнительными деталями, что усложняет ее сборку. Навесы, изготовленные на производстве и имеющие дугообразную форму, являются исключением.
  2. Треугольные. Это двускатный навес с уклоном 22-30 градусов. Его часто устанавливают в тех регионах, где выпадает большое количество снеговых осадков. Недостаток изделия — острый узел в основании конструкции и длинные опоры, расположенные в центре. Эти участки нужно правильно рассчитать и отметить на чертеже. Поликарбонатные фермы для навеса маленьких размеров имеют пропорции по отношению к высоте и ширине не более ¼, 1/5.

    Существует множество видов ферм для каркаса, отличаются они сложностью постройки и имеют разный ряд преимуществ

  3. Параллельные. Согласно чертежу, уклон готового изделия составляет не более 1,5%. При этом соотношение высоты и длины варьируется от 1/6 до 1/8. Изделие используют для плоского навеса, который планируется отделывать рулонной облицовкой. Стержни поясов, создающие пространственную решетку, имеют равномерную длину, из-за этого получается минимум соединительных узлов.
  4. Арочные. Это самая удобная конструкция фермы. Она позволяет скрывать изгибающие линии в поперечных сечениях каркаса. К тому же материал арки испытывает постоянное сжатие. Поэтому все расчеты проводят по упрощенному шаблону, так как вес от кровли, монтажной обрешетки и снежной нагрузки будет одинаково распределяться по всему навесу.
  5. Трапециевидные. Угол наклона каркаса составляет от 6 до 150 градусов. При этом его высота и длина имеют пропорции 1/6. Изделие характеризуется жесткой рамой.

В этом видео показано как составить чертеж фермы для навеса:

Какой уровень нагрузки сможет выдержать сооружение — зависит от толщины профильной трубы. Чем она толще, тем крепче конструкция. Для больших конструкций лучше выбирать квадратный профиль с сечением 30-50×30-50 мм. Трубы с меньшим сечением применяют для маленького каркаса.

Металлический профиль обладает высокой прочностью и по сравнению с цельным металлическим бруском весит намного меньше. Материал легко сгибается, это позволяет создавать арочные и куполообразные конструкции.

Готовые фермы для навеса из металлопрофиля имеют доступную цену. Чтобы материал прослужил долго, его красят или покрывают грунтовкой, которая защитит его от коррозии.

Поликарбонатная ферма

Чтобы собрать ферму для навеса из поликарбоната, нужно составить подробную схему. Каждая деталь, указанная в схеме, должна иметь точные размеры. Детали со сложной конструкцией прорисовывают в дополнительном чертеже.

Чтобы выбрать тип конструкции и количество составляющих деталей, необходимо сделать расчеты. Дополнительно изучают уровень атмосферных осадков в своем регионе. Эти данные помогут создать конструкцию необходимой прочности. Самая упрощенная разновидность фермы — дуга (труба) с круглым или квадратным сечением. Несмотря на то что это самый дешевый вариант из всех, трубы из поликарбоната не очень надежные.

Распределение нагрузки:

  1. Вся нагрузка воздействует на опоры конструкции и направляется вниз. Из-за этого происходит ее равномерное распределение. Следовательно, опорные столбы имеют хорошее сопротивление против сжатия. Это позволяет выдерживать дополнительный вес от снежного покрова.
  2. Так как дуги менее жесткие, нагрузка распределяется неравномерно. Из-за этого под воздействием нагрузки они разгибаются. В итоге появляется сила, которая воздействует на опоры, расположенные вверху конструкции.

Неправильный расчет фермы для навеса грозит тем, что основания столбов станут искривляться и деформироваться.

При расчете фермы из поликарбоната учитывают высоту и длину каркаса, а также угол наклона решетки и расстояние между модулями. Пример расчета:

  1. Длина каркаса должна точно совпадать с длиной пролета (интервал, перекрывающий профиль).
  2. В зависимости от разработанного угла и характеристик очертания определяют высоту конструкции. Если сооружение треугольное, то его высота варьируется от 1/5 или ¼ части длины. Соотношение кровли прямой формы составляет 1/8 часть.
  3. Угол наклона решетки к поясу варьируется от 35 до 50 градусов. Средняя величина составляет 45 градусов.
  4. Ширина панели поможет правильно рассчитать промежуток между узлами. Они всегда идентичны. Если каркас имеет большую длину пролета (25-30 метров и более), то для него требуется строительный подъем. Его рассчитывают дополнительно. Эти расчеты помогут определить уровень нагрузки и подобрать подходящую величину профильных труб.

К примеру, расчет для односкатного каркаса размером 4×6 м происходит следующим образом. Конструкцию создают из профиля 3×3 см. Его толщина составляет 0,12 см. Длина нижнего пояса составляет 310 см, а верхнего — 390 см. Между поясами монтируют вертикальные опоры. Высота самой большой будет составлять 60 см, остальные три равномерно укорачивают. После установки опор появляются места, которые нужно укрепить. Их оснащают раскосыми перемычками (тонкий профиль с сечением 2×2 см). В местах, где соединяются пояса, стойки не устанавливают.

Если навес длинный (6-7 метров), то устанавливают 5 таких конструкций. Их располагают с расстоянием в 1,5 м. Каждый модуль закрепляют поперечными перемычками. В качестве перемычек применяют профиль с сечением 2×2 см.

Его располагают на расстоянии 50 см друг от друга и закрепляют на верхнем поясе. Обшивка из поликарбоната крепится к перемычкам.

Это интересно: летние навесы из поликарбоната для дачи и отдыха.

Арочный каркас

Из-за особого строения арочная ферма для навеса также нуждается в точных расчетах. Они необходимы для того, чтобы действующая нагрузка распределилась равномерно по всей поверхности. А это возможно только благодаря правильной и ровной форме каркаса.

Изготовление каркаса по арочному типу длиной в 6 метров:

  1. Чтобы сооружение имело красивый внешний вид и при этом выдерживало высокие нагрузки, расстояние между арками делают в 105 см. При этом высота конструкции будет составлять 150 см.
  2. Формула длины сектора π × R × α ÷ 180 поможет рассчитать длину профиля по нижнему поясу. По чертежу: R = 410 см, α ÷ 160°. Подставив числа, получается: 3,14 × 410 × 160 ÷ 180 = 758 (см).
  3. Узлы каркаса размещают на нижнем поясе. Расстояние между ними должно быть не менее 55 см. Для установки крайних узлов требуется индивидуальный расчет.
Это интересно: обустройство площадки для автомобиля на даче.
  1. Необходимо чётко придерживаться инструкции постройки фермы навеса

  2. Если длина пролета не превышает 6 метров, вместо сложных конструкций используют простую (одинарную или двойную балку). Для этого металлическую трубу изгибают под определенным углом. Расчета такой тип арочного каркаса не требует. А насколько крепким получится каркас — зависит от сечения профиля. Поэтому важно подобрать подходящий материал.

Чтобы правильно рассчитать длину дуги арки, ее центр обозначают точкой М. Эта точка располагается на перпендикуляре СМ. Перпендикуляр проведен к хорде АВ и в ее центре отмечен точкой С. Хорды АВ и АМ измеряют. Затем расчет ведется по формуле Гюйгенса: p = 2 l × 1/3 × (2 l – L). При этом хорда АВ — L, хорда АМ — l. Если дуга АВ согнута на 60 градусов, то погрешность формулы составляет 0,5%. Она намного уменьшается при снижении угловой меры. Если градус дуги составляет 45, то погрешность достигает 0,02%.

zaborprofi.com

Сварка навеса из профильных труб

Навесы часто устанавливают во дворе, чтобы защититься от дождя и яркого солнца, одновременно находясь на свежем воздухе. Сварка ферм для навеса из профильных труб – это несложная работа, но требующая знаний по расчету, подбору материалов и сборки конструкции.

Обладая некоторыми навыками по сварке, можно получить красивое и надежное укрытие для автомобиля или небольшой навес над крыльцом.

Факторы, влияющие на расчет

Перед началом работ потребуется определиться с размерами и высотой конструкции. Эта работа проводится в несколько этапов.

Сначала следует определиться с укрывным материалом. Наиболее востребованы навесы из поликарбоната из-за легкости ипрочности. От выбора материала зависит количество ферм и шаг установки стоек. Для небольшого козырька изготовление ферм не требуется.

До сварки и других работ надо выполнить эскиз навеса из профильных труб, на котором определяются размеры и тип ферм, размеры деталей. Лучше сделать отдельную специализацию, с размерами профилей и длиной деталей.

При порезке такая схема поможет не ошибиться и сэкономит материал. Чертежи или эскиз навеса можно выполнить на ноутбуке с помощью специальной программы или начертить от руки.

Точные размеры можно получить только на месте установки и изготовления навеса. При этом необходимо учесть способ установки и закрепления всех стоевых деталей.

Если навес одной стороной прилегает к стене, можно изготовить закладные детали и закрепить их в местах монтажа ферм.

Что учитывать при постройке

При сварке и монтаже навеса возле одной из стен здания, длину и ширину опорной конструкции лучше сделать несколько короче. Такая операция позволит обеспечить выпуск укрывного материала и сток дождевой воды в желоба. Еще одно преимущество способа – это экономия более 2-х м профильной трубы на каждой ферме.

Самый низкий срез навеса должен быть высотой не менее 2,2 м. При заезде газели, высоту следует увеличить до 2,6 м. Величина самого высокого места зависит от фантазии и возможностей бюджета.

Но следует учесть одно правило кровельщиков. Угол наклона ската крыши не должен превышать 120, поэтому общая высота конструкции должна быть менее 4-х м.

При расположении и выборе места, следует обязательно учитывать основные направления ветров и количество осадков характерных для региона.

В зависимости от этих значений подбирают размеры полок основного профиля для сварки, трубы на стойки и квадрата на раскрепления. Для основных частей навеса из профильных труб подготавливают отдельный чертеж со всеми размерами, местами раскреплений и жесткостей.

Вариантов формы крыши навесов довольно много – односкатные, арочные, двускатные (домиком), сложные. Каждая конструкция имеет свои минусы и плюсы.

Самая распространенная – односкатная крыша, сварка которой не представляет трудностей. Угол наклона фермы не должен быть менее 8%. При несоблюдении этого значения на крыше навеса в зимнее время будет собираться снег, и такой козырек долго не прослужит.

Достоинства профильных труб

Фермы из квадратных профильных труб имеют ряд преимуществ перед другим металлопрокатом:

  1. материал отличается хорошей стойкостью к высоким температурам. Целостность и отсутствие деформаций при пожаре – это один из основных плюсов профильных труб;
  2. форма квадрата и четыре ребра жесткости позволяют профилю выдерживать большие нагрузки;
  3. загибать профили достаточно просто. С помощью профильной трубы можно придавать конструкции различные виды;
  4. общий вес конструкции намного меньше, чем у навесов с такими же размерами, изготовленными из другого металлопроката;
  5. материал служит долгое время.

Чтобы выполнить весь цикл работ, включая сварку и покраску, нужно провести несколько основных операций. Для наглядности примем размеры конструкций с габаритами обычного гаража для автомобиля – 6 м длиной и 4 м шириной. Одна сторона крепится к стене здания.

Подготовительные работы

Для такого навеса достаточно будет использовать для сварки профиль с полкой 30 мм. Толщину стенки берут 1,5 мм. Толще не нужно, это только увеличит стоимость конструкции.

Самый простой и надежный вариант навеса – односкатный. Длина верхнего ската в рассматриваемом случае будет 3900 мм, нижний отрезок уменьшаем на 80 мм, поэтому ферма на краю зарезается под угол для соединения.

Размер самой большой распорки между горизонтальными трубами фермы будет 600 мм, всего делают 7 распорок на всю деталь конструкции. Для лучшего соединения первую ферму навеса собирают на ровной поверхности.

Стыкуют и проводят сварку узкого края. Затем монтируют широкую распорку и варят стыки. Размечают место установки следующего ребра жесткости, замеряют размер, отрезают заготовку и монтируют ее в конструкцию фермы. Операцию повторяют с оставшимися 5-ю ребрами, постепенно уменьшая их размер.

Теперь у нас есть точные размеры распоров фермы, а их понадобится еще 4 штуки. Надо нарезать всю заготовку для сборки ферм для навеса. Первая деталь, для удобства, будет служить шаблоном.

Далее выкладывают и закрепляют прижимами две основных плети, так же проводят сварку сначала крайних стыков и укладывают перемычки, прихватываем их, но не проваривая.

Прихватки обязательно ставить со всех сторон стыка для большей надежности предварительной сборки. Для прихваток выставляют небольшой сварочный ток – это поможет избежать лишних дырок в соединении.

Собрав конструкцию фермы, снимают ее с шаблона и проводят сварку в нижнем положении. Затем таким же способом собирают и обваривают оставшиеся фермы навеса.

Некоторые специалисты советуют сварить конструкцию с помощью косых распорок из профиля меньшего размера. Для спокойствия можно установить дополнительные ребра жесткости, но это потребует покупки дополнительного недешевого материала.

Поэтому, при желании, можно раскрепить первые 2 самых широких окна. Остальные лучше ужесточить, обварив на боковых стыках треугольные косынки из листового металла.

Выполнение монтажа

Чтобы выполнить монтаж, на стену дома потребуется через каждые 1500 мм от крайней фермы закрепить на 3-4 самореза обрезки уголка с полками 30 мм.

Таких мест крепления будет 5 штук, по количеству ферм. Напротив, на расстоянии от стены 3060 мм, копают или бурят отверстия для стоек из профильной трубы с шириной полки 80 или 100 мм.

Отрезают пять заготовок длиной 2900 мм. На верхний конец профильной трубы необходимо приваривать пятак из листового металла. Это не позволит попадать внутрь воде и снегу и обеспечит надежную обварку стойки и фермы. Их устанавливают в отверстия и заглубляют на 800 мм.

От уровня основного чистого пола высота стоек навеса должна быть для легкового авто 2100 мм. Стоевые надо установить строго в вертикальном положении и раскрепить их с помощью укосин. Затем залить отверстия в земле бетоном. Теперь можно сделать перерыв на сутки для полного застывания бетона.

Сборка каркаса

Чтобы собрать каркас навеса, узкий край фермы устанавливают на стойку и прихватывают к уголку на стене. Надо сварить стойку и узкий край между собой.

Перед этим нужно проверить по уровню положение всех деталей узла. Главное – это правильно приварить первую ферму, чтобы предотвратить перекос всей конструкции.

Когда первая ферма установлена, в таком же порядке устанавливают остальные, раскрепляя их между собой перемычками, на расстоянии 500 мм по ширине фермы.

В результате получилась конструкция с жестко закрепленными деталями, которая будет служить долгое время. Теперь надо оббить шлак со всех стыков, проверить качество и наполненность шва.

В слабых местах с большими раковинами необходимо уложить дополнительный шов. Болгаркой и зачистным камнем обрабатывают места сварки, обезжиривают все поверхности с помощью любого растворителя, дают ему высохнуть и наносят на металл слой грунтовки.

Когда грунтовка высохла, окрашивают ее в любой понравившийся цвет. Осталось закрепить листы поликарбоната специальными саморезами, и навес будет готов.

Важные моменты

Перед началом работ надо определиться с размерами конструкции, профиля и необходимым количеством материала. Сварка навеса из профильных труб ведется ручным дуговым аппаратом. Обязательно надевают защитную одежду и маску.

Не следует торопиться при сварке, надо обеспечить надежный провар металла. Электроды лучше использовать МР-3, или АНО-21. Надо правильно располагать детали при стыковке и сварке конструкции.

При эксплуатации навеса и образовании на нем ржавчины, поврежденное место зачищают наждачкой и окрашивают грунтом. При обильных снегопадах с крыши навеса убирают снег.

svaring.com

Чертежи для строительства навесов

Простая на первый взгляд конструкция навеса требует предварительных расчетов, а прежде чем возводить каркас, рекомендуется нарисовать хотя бы элементарные чертежи. Это стоит сделать из экономии материалов — чтобы точно рассчитать потребность и использовать дорогостоящие материалы по возможности без остатка. Кроме того, правильный расчет обеспечит надежность конструкции и ее способность противостоять порывам ветра.

Что входит в навес?

Комплектация навеса

Любой навес представляет собой конструкцию с крышей и без боковых стен. Таким образом, в любом навесе будут устанавливаться несколько обязательных элементов:

  • стойки или опоры;
  • прогоны перекрытия;
  • элементы вертикальных и горизонтальных связей.

И если рассчитать потребность в материалах для стоек и для прогонов перекрытия несложно и вполне по силам сделать самостоятельно, то правильно просчитать и нарисовать чертеж фермы сможет инженер-проектировщик или любой другой специалист, знакомый с основами чертежного дела. Если таковых не имеется или вы решили сделать свой навес самостоятельно от «а» до «я», то несколько советов помогут разобраться в этом деле. Речь пойдет о том, как сделать навес из профильной трубы — это наиболее часто применяемый материал для навесов. Хотя чертежи одинаковые для любого материала, включая деревянные конструкции.

Коротко об опорах

Чаще всего для изготовления опор применяют стальные трубы с квадратным или прямоугольным сечением. Круглое сечение обычной трубы тоже пойдет, однако с ним могут возникнуть сложности на местах соединения элементов конструкции.

Что касается параметров трубы, то есть ее толщины и ширины стенки, то тут существует целая методика определения с учетом нагрузок. Однако в небольшой конструкции этими расчетами можно пренебречь, так как при относительно небольшой вертикальной нагрузке кровли навеса даже тонкостенная труба не будет подвергаться деформации. Вообще же применять использовать либо тонкостенную трубу с широким сечением, либо толстостенную, но с малым сечением. С точки зрения затрат экономичнее использовать тонкостенную с большим периметром сечения.

Стандартно навес из профильной трубы своими руками делают из трубы с размером 50-100 мм. Трубы могут быть и тоньше, если расположить стойки почаще. Если же кровля опирается только на четыре столба, то их лучше изготовить из трубы большего диаметра или сечения. Опоры заливаются бетоном либо устанавливаются с помощью анкеров. В первом случае требуется особо тщательное выведение вертикали по уровню. Во втором с помощью анкеров еще можно впоследствии подправить некоторый перекос опоры.

Расчет и чертеж фермы

Так как навес подвергается воздействию ветра, нужно очень надежно закрепить каркас поперечин со стойками. Поперечные балки закрепляются максимально жестко на стойках, для этого металлические элементы следует надежно сварить или же закрепить болтами в двух точках каждой из опор. Надежнее установить по паре поперечин, которые между собой соединить крестообразными связями. Далее приступайте к расчету фермы — конструкции, которая прочно и намертво соединяет поперечные балки с опорами и обрешеткой, создавая монолитную каркасную систему.

Ферма конструируется в зависимости от типа крыши навеса.

Типы крыш навесов

Самая простая крыша — односкатная. Сложнее двухскатная и многоскатная крыши. Расчет арочной крыши производится особым образом. Но каким бы ни была конструкция, важно знать, что при увеличении высоты фермы будет возрастать ее несущая способность, поэтому зимой снег не будет задерживаться на такой крыше навеса. Прочными ребрами жесткости вы увеличите прочность всей конструкции.

Для ребер жесткости, которых будет несколько, нужно выбрать прочную трубу. Ее размер определяется по размеру самого строения навеса:

  • труба металлическая размером 2х20х40 мм используется при строительстве небольших навесов, длиной менее 4,5 м;
  • труба размером 2х40х40 мм используется в конструкции до 5,5 м;
  • свыше 5, 5 м потребует трубу с размером 2х30х60 мм.

Расстояние между трубами не может быть более 1, 7 м, потому это нужно учитывать при планировании шага фермы. Чем больше перекрываемая сторона, тем больше стоек и, соответственно, дороже выходит навес, тем выйдет сложнее работа. Оптимально сделать пролет в три метра, он обеспечит достаточную площадь и при этом будет минимальным по затратам.

Навес односкатный

Этот навес сделать проще всего. Для его монтажа потребуется только простые прогоны из трубы с квадратным или прямоугольным сечением. Рассчитать балки следует, учитывая нагрузки на них, климатические особенности региона и длину и шаг прогонов, вес предполагаемой кровли. Лучше доверить расчеты специалисту. Для самостоятельного расчета можно порекомендовать небольшие балки в 3-4 метра и профиль к ним 80-100 мм.

Верхний и нижний пояс связывается центральной стойкой, верхняя балка укрепляется с помощью подкоса. Другие типы навесов, в том числе арочные, следует монтировать по отдельным расчетам. При этом каркас строится на основе приведенных выше схем.

Как варить навес и собирать его

Как собирать навес

Если вы совсем не владеете этим ремеслом, то сварку лучше поручить специалисту. Но если есть сварочный аппарат и умение, то изготовить в том числе сварку с трубчатым сечением вам удастся. Сначала проводится сращивание по краям. Затем продолжаете к центру. Точечное наживление, сверка уровнем, правка кувалдой, обварка всех элементов — это этапы сварочных работ. Как правило, боковые части и стропила собирают поочередно и раздельно, а затем также по очереди ставят их на опоры — боковые и затем на них и стропильные. При наличии подъемника каркас можно полностью собрать прямо на земле и поднять уже на место в сборе.

Готовый каркас ставится на опоры, для этого потребуется помощь, так как одной парой рук не обойтись. Далее проводится такая же сварка точечным способом, проверяется точность с помощью уровня, наконец, проводится сварка постоянная. Когда каркас собран, следует зачистить места соединений, чтобы снять окалину, и далее металлический каркас обрабатывается антикоррозийным покрытием. Нередко металлопрофиль уже имеет такое покрытие. Если же он не обработан, обработку надо осуществить самостоятельно.

Важно: Все металлические элементы каркаса следует тщательным образом проверить на обработанность антикоррозийным составом. Если в процессе монтажа поверхность покрытия была повреждена. Нужно обработать заново. Только в этом случае навес будет служить долго.

Изготовление обрешетки

На фермы ставится деревянная обрешетка, на которую устанавливается кровельное покрытие. Проще и надежнее всего положить простой настил из металлопрофиля. Он надежен, довольно прочен, стоит относительно недорого. Распространено сегодня и применение поликарбонатных листов для изготовления кровли навеса. Помимо этого никто не отменял шифер , а также можно использовать листы из полимера. Чтобы обрешетка из дерева служила дольше, деревянные конструкции следует обработать антисептическими препаратами. Кровлю из поликарбоната кладут непосредственно по прогонам фермы.

Другие статьи по теме:

remontdacha.ru


Смотрите также