Фермы из профильной трубы: расчет, сварка, самостоятельное изотовление

Этап I. Проектируем ферму и ее элементы

Что же такое ферма? Это структура, соединяющая опоры в единое целое.

Она обладает следующими преимуществами: высокая прочность, отличные эксплуатационные характеристики, низкая стоимость и хорошая устойчивость к деформации и внешним нагрузкам.

Поскольку такие фермы обладают высокой несущей способностью, они устанавливаются под любой кровельный материал, независимо от его веса.

Использование прямоугольных замкнутых металлических ферм является одним из наиболее рациональных решений. И не зря:

1. Главный секрет — экономичность, благодаря удобному соединению всех элементов фермы.
2. Еще одно ценное преимущество профилированных ферменных труб — одинаковая устойчивость в двух плоскостях, исключительная обтекаемость и простота управления.
3. Благодаря своему небольшому весу, эти фермы могут выдерживать серьезные нагрузки.

Кровельные фермы различают по очертаниям ферм, типу сечения балок и типам ферм. А при правильном подходе вы сможете самостоятельно сварить и собрать фермы из профильной трубы любой сложности. Даже эти:

Сделать самому или заказать

Фермы для крыш автомобилей или беседок небольшие и простые — обычно треугольные с несколькими толкающими опорами и раскосами.

Вы можете изготовить такую конструкцию самостоятельно, если обладаете хотя бы базовыми навыками сварки и не боитесь осваивать новые задачи.

Однако, изготовление ферм требует точности, помощника, очень ровного участка на ферме — для разметки и сварки конструкции, сварочного аппарата и времени. Вы можете заказать сборные конструкции на заводе или в строительной компании и собрать их самостоятельно.

Как правильно рассчитать навес из металла

Если у строителя нет опыта расчета подобных конструкций, к проектированию следует отнестись с большой осторожностью, так как от результатов расчетов будет зависеть прочность и надежность конструкции.

Расчеты выполняются в несколько этапов сверху вниз. Сначала рассчитываются обрешетка и балки, затем опоры. Этот порядок необходим для того, чтобы заранее знать вес верхней части конструкции и включить его в нагрузки на колонны.

Готовая кровля должна быть очень жесткой и прочной, чтобы выдерживать не только собственный вес, но и снеговые и ветровые нагрузки, характерные для региона строительства.

Расчеты могут быть выполнены в любом программном обеспечении или вручную с использованием формул.

Прежде всего, все исходные данные должны быть включены в проект:

1. Тип (форма) крыши. От этого параметра будет зависеть конфигурация ферм и рамных ферм. В случае с навесами крыша часто выполняется в виде односкатной или изогнутой крыши. В первом случае и строительство, и расчеты будут самыми простыми.

Форма крыши определяет тип кровельного материала. Например, профнастил не следует устанавливать на арку малого радиуса, так как он имеет ограничения на изгиб, зависящие от формы профиля и размера волны.

В этом случае используется мягкая черепица или поликарбонат.

2. Общие размеры строения и планировка участка. Эти данные помогут определить точки крепления опор конструкции и понять расстояние между фермами. Длина пролетов покажет, насколько прочными и большими должны быть фермы.

3. Угол наклона и коэффициент скольжения кровельного покрытия. Эти цифры дают представление о том, насколько хорошо снег будет сходить с карниза. Для таких расчетов также необходимы данные о крайних точках склона и их расстоянии друг от друга.

Рассчитать все это без программного обеспечения очень сложно.

4. Габаритные и полезные размеры элементов кровли, расстояние между точками крепления. Это основные параметры, определяющие шаг обрешетки в стропильной системе кровли.

После того как у вас есть все исходные данные, можно приступать к расчетам. Начинают с определения обрешетки, которую необходимо проверить на прогиб.

Для этого рассчитывается равномерно распределенная линейная нагрузка (на обрешетку будет действовать собственный вес, вес снега и профнастила или другого кровельного материала).

Чтобы перевести нагрузку на квадратный метр в линейную нагрузку, умножьте ее на ширину погрузочной площади. Ширина зоны нагрузки рассчитывается по расстоянию между обрешетками.

Расчет ширины зоны нагрузки

Как видно из рисунка, наименьшая ширина нагрузки приходится на крайние балки P1 и P5. Эта величина равна расстоянию между обрешетками, деленному на 2.

Средняя обрешетка, если расстояние между ними строго одинаковое, будет передавать в два раза большую площадь нагрузки.

Схема определяет это значение как A2+B2 и так далее. Чтобы не утруждать себя дополнительными расчетами, разделите пролет на равные участки. Для профилированных листов оптимальное расстояние между ними составляет 0,5м.

Поэтому это значение можно принять за ширину зоны нагрузки и для крайних балок, так как они изготовлены из того же материала.

Материал для каркаса и опор

Скелет крыши состоит из опор, обрешетки и прогонов. Размеры этих стальных конструкций напрямую зависят от габаритных размеров рамы. Эти значения определяются требованиями ГОСТ 23119-78 и 23118-99.

Опоры могут быть изготовлены из круглой стальной трубы диаметром от 4 до 10см или из профилированной стальной трубы размером 0,8×0,8см.

При расчете расстояния между опорами важно помнить, что расстояние между ними не должно превышать 1,7 метра. Несоблюдение этого правила может привести к потере прочности и надежности всей фермы.

Обрешетка выполнена из профилированной стальной трубы 0,4 x 0,4см. Он может быть изготовлен из дерева или металла. Материал определяет шаг обрешетки.

Продольный деревянный короб устанавливается с шагом 25-30см, металлический короб устанавливается с интервалом 70-80 см.

Прогоны для навесов с длиной пролета до 4,5 метров изготавливаются из металлического профиля 0,4×0,2×0,02см. Для обрешетки ферм с пролетами от 4,5 до 5,5 метров используются профильные трубы 0,4×0,4×0,02см.

Для обрешетки более 5,5м используется профильная труба 0,4×0,4×0,03см или более прочная 0,6×0,3×0,02см.

Требования к расчету профильной трубы для строительства фермы

При расчете размеров и толщины стенок профильных труб, необходимых для строительства ваших металлоконструкций, учитываются следующие условия:

• Размеры металлоконструкции, в частности длина, расстояние между опорами — расстояние между опорами.
• Высота опор и ферм.
• Форма ферм.
• Максимальная снеговая нагрузка в зимний период.
• Ветровые нагрузки.
• Возможные особенности геологических условий (сейсмическая активность, возможность оползней).
• Вес покрытия.

Что будет, если рассчитать неправильно

Если расчеты выполнены неверно, могут возникнуть следующие последствия:

• Ферменные конструкции будут деформироваться под тяжестью снега, мокрой листвы.
• В худшем случае конструкции будут деформироваться под собственным весом.
• Вся конструкция может разрушиться при сильном ветре.
• Деформация рано или поздно приведет к обрушению фермы и всей конструкции, что опасно для людей и может повредить находящиеся под навесом предметы — например, автомобиль.
• Неустойчивая и подвижная конструкция приведет к обрушению крыши, уложенной поверх фермы.
• Использование слишком прочного и тяжелого профиля приведет к неоправданному увеличению материальных и трудовых затрат на возведение металлоконструкции.

Этап II. Приобретаем качественный профиль

Таким образом, перед составлением проекта будущих ферм необходимо сначала решить такие важные вопросы, как:

• Контур, размер и форма будущей крыши;
• Материал для верхних и нижних хордов фермы и ее решетки;
• Угол наклона и предполагаемая нагрузка.

Запомните одну простую вещь: каркас из профильной трубы имеет так называемые точки равновесия, которые важны для определения устойчивости всей фермы. И очень важно выбрать качественный материал для этой нагрузки:

Профильные трубы для ферм бывают двух сечений: прямоугольные или квадратные. Они выпускаются различных диаметров и толщины стенок:

• Для небольших зданий мы рекомендуем трубы длиной до 4,5 метров, с сечением 40x20x2мм.
• Если вы будете делать фермы длиной более 5 метров, выбирайте профиль 40x40x2мм.
• Для полноразмерной жилой крыши вам понадобятся секционные трубы с такими параметрами: 40x60x3мм.

Устойчивость всей конструкции прямо пропорциональна толщине профиля, поэтому не используйте трубы, предназначенные для стоек и рам для ферм.

Также обратите внимание на то, каким именно методом было изготовлено изделие: электросварным, горячедеформированным или холоднодеформированным.

Если вы собираетесь самостоятельно изготавливать фермы, проще всего работать с квадратными заготовками. Купите квадратный профиль 3-5мм, который достаточно прочен и по своим свойствам похож на металлический пруток.

При проектировании не забудьте учесть снеговую и ветровую нагрузки в данной местности. Ведь угол наклона ферм имеет большое значение при выборе профиля:

Более точное проектирование фермы из профильных труб можно выполнить с помощью онлайн-калькуляторов.

Стоит лишь отметить, что простейшая конструкция фермы из профильных труб представляет собой несколько вертикальных стоек и горизонтальных уровней, на которых крепятся стропила крыши. Такую рамку можно купить готовую, даже сделанную на заказ в любом городе России.

Принципы проведения сварочных работ

Многие люди не знают, как сварить ферму из профильной трубы. Для выполнения работы вам понадобится сварочный аппарат и электроды. При сборке конструкции необходимо:

1. В зависимости от произведенных расчетов, сделанного чертежа, нарежьте трубы.
2. Очистите трубы от пыли и мусора. Удалите большие заусенцы с помощью шлифовальной машинки или напильника.
3. Держите все легковоспламеняющиеся материалы и жидкости подальше от рабочей зоны.
4. При работе со сварочным оборудованием надевайте сварочную маску, защитные перчатки и комбинезон. Носите разрешенную одежду из прочных и негорючих материалов.
5. Подготовьте шаблон так, чтобы обе фермы были одинаковыми.
6. Проверьте отдельные части с помощью спиртового уровня или угольника. Это поможет избежать неровностей.
7. Немедленно исправьте любое смещение. Если этого не сделать, отдельные элементы придется выпрямлять после сборки, что вызовет множество трудностей.

После изготовления отдельные конструкции должны быть уложены друг на друга. Это необходимо для проверки их идентичности по отношению друг к другу.

Фермы из профилированных труб необходимы для усиления несущих колонн, крыши. Часто их изготавливают из дерева, но этот материал не подходит для сборки прочных конструкций.

Составление проекта навеса

Для того чтобы правильно спроектировать конструкцию, необходимо учесть ряд важных факторов, без которых практически невозможно провести правильные расчеты. К ним относятся:

1. Назначение и место предполагаемой установки конструкции.
2. Размер участка, который будет покрыт навесом.
3. Сила ветра, которая наиболее вероятна в месте возведения каркаса.
4. Максимальная снеговая нагрузка.
5. Размеры и спецификация материала, который будет использоваться для покрытия каркаса навеса.
6. Пригодность объекта для общего архитектурного решения района.

Эти параметры лягут в основу чертежа и расчетов.

Размеры конструкции

В зависимости от положения фермы, ее формы и атмосферных условий, ее покрывают определенным материалом: металлическим профилем, поликарбонатом, профлистом, асбестовыми панелями и другими.

Каждый материал имеет свои стандартные размеры. Эти размеры можно использовать в качестве основы для расчета общей длины конструкции и размеров между опорами. Для этого ширина и длина фермы должны быть кратны размерам досок.

Если размер фермы рассчитывается в соответствии с размером панелей, которыми она будет обшита, это позволит сократить строительные отходы. При расчете размера панели необходимо учитывать нагрузку, которую будет нести вся конструкция.

Характерное отличие может заключаться в том, что если общая длина фермы превышает 36 метров, необходимо выполнить подъем здания.

Высота конструкции рассчитывается исходя из цели, для которой она была изготовлена. Готовая конструкция не должна быть меньше 1,8 метра, что соответствует среднему росту человека.

Если конструкция устанавливается под большим транспортным средством (внедорожник, микроавтобус), необходимо предусмотреть вентиляционное пространство высотой не менее 10см над крышей транспортного средства.

Этап III. Рассчитываем внутреннее напряжение ферм

Самая важная и ответственная задача — правильно рассчитать ферму из профильной трубы и выбрать правильный размер внутренней фермы. Для этого нам понадобится калькулятор или аналогичное программное обеспечение и некоторые табличные данные СНиП:

• СНиП 2.01.07-85 (влияние, нагрузки).
• СНиП п-23-81 (данные для стальных конструкций).

По возможности ссылайтесь на эти документы.

Форма крыши и угол наклона

Какая форма крыши необходима для какого здания? Является ли она односкатной, двускатной, куполообразной, арочной или шатровой? Самый простой вариант — это, конечно, сделать стандартную односкатную крышу.

Но вы также можете самостоятельно рассчитать и изготовить довольно сложные фермы:

Стандартная ферма состоит из таких важных компонентов, как верхние и нижние хорды, раскосы, стойки и вспомогательные толкающие опоры, которые также называются лонжеронами.

Внутри ферм находится решетчатая система, а для соединения труб используются сварные швы, заклепки, специальные парные материалы и скобы.

А если вы собираетесь сделать крышу сложной формы, то такие фермы идеально подойдут для этого. Очень удобно делать их по шаблону на уровне земли, и только потом поднимать вверх.

Чаще всего при строительстве небольшого дома, гаража или коттеджа используются так называемые полонезные фермы — это особая конструкция из треугольных ферм, соединенных стяжными балками, причем нижняя хорда здесь выходит приподнятой.

Фактически, в этом случае для увеличения высоты конструкции делается ломаная нижняя хорда, которая составляет 0,23 длины полета. Это очень удобное решение для внутреннего пространства комнаты.

Таким образом, в зависимости от угла наклона крыши существует три основных варианта ферм:

• 6-15°;
• 15-20°;
• 22-35°.

В чем разница, спросите вы? Например, если угол наклона конструкции будет небольшим, всего до 15°, имеет смысл сделать фермы трапециевидными. И вполне возможно уменьшить вес самой конструкции, заняв по высоте от 1/7 до 1/9 общей длины полета.

Поэтому эмпирическое правило гласит: чем меньше вес, тем выше должна быть высота фермы. Но если вы собираетесь иметь сложную геометрическую форму, то вам нужно выбрать другой тип ферм и решеток.

Виды ферм и формы крыши

Вот пример конкретных ферм для каждого типа крыши (односкатной, двускатной, составной):

Давайте разберемся, какие типы ферм существуют:

• Треугольные фермы — классическая основа для крутых крыш или навесов. Сечение труб для таких ферм должно выбираться с учетом веса кровельного покрытия, а также эксплуатации самого здания.

Треугольные фермы хороши тем, что имеют простую форму, их легко рассчитать и изготовить. Они ценятся за то, что обеспечивают естественное освещение под крышей.

Но обратите внимание на недостатки: в центральных сегментах решетки есть лишние профили и длинные планки.

И здесь вам придется столкнуться с некоторыми трудностями при сварке острых опорных углов.

• Другой тип — многоугольные фермы из профильных труб. Они незаменимы при строительстве больших площадей. Они имеют более сложную сварную форму и поэтому не предназначены для легких конструкций.

С другой стороны, они более экономичны и прочны, что особенно хорошо для ангаров с большими пролетами.

• Ферма с параллельными балками также считается прочной. Такая ферма отличается от других тем, что все ее части повторяются, с одинаковой длиной брусьев, хорды и фермы.

Это означает, что соединений минимум, поэтому проще всего рассчитать и сварить такую ферму из профильной трубы.

• Отдельным типом является односкатная трапециевидная ферма с опорой на колонны. Такая ферма идеально подходит, когда требуется жесткая фиксация конструкции.

Она имеет откосы (стойки) по бокам и не имеет длинных перекладин верхней обрешетки. Он подходит для крыш, где особое внимание уделяется стабильности.

Вот пример фермы из профильной трубы как универсального варианта, который подходит для любой садовой конструкции. Речь идет о треугольных фермах, и вы наверняка не раз их видели:

Треугольная ферма с фрамугой также довольно проста и вполне подходит для беседок и коттеджей:

Арочные фермы, с другой стороны, уже гораздо сложнее в изготовлении, хотя они имеют ряд собственных ценных преимуществ:

Ваша главная задача — отцентрировать металлические элементы фермы от центра тяжести во всех направлениях, то есть, проще говоря, минимизировать нагрузку и грамотно ее распределить.

Поэтому выбирайте тот тип фермы, который лучше всего подходит для этой цели.

Помимо вышеперечисленных, популярны также сдвиговые фермы, асимметричные фермы, U-образные фермы, двухопорные фермы, фермы с параллельными хордами и мансардные фермы с опорами и без них. А также фермы мансардного типа:

Типы решеток и точечная нагрузка

Вам наверняка будет интересно узнать, что та или иная конструкция внутренних ферм выбирается вовсе не по эстетическим соображениям, а по вполне практическим: из-за формы крыши, геометрии потолка и расчетов нагрузки.

Ферма должна быть спроектирована таким образом, чтобы все силы были сосредоточены именно в узлах. Тогда в хордах, стойках и обрешетке не будет изгибающих моментов — они будут работать только на сжатие и растяжение.

Тогда поперечное сечение таких элементов уменьшается до необходимого минимума, экономя при этом материал. И сама ферма может быть шарнирной.

В противном случае на ферму будет постоянно действовать распределенная сила, и в дополнение к общим напряжениям появится изгибающий момент. Далее важно правильно рассчитать максимальные значения изгиба для отдельных элементов.

Поперечное сечение таких элементов должно быть больше, чем если бы ферма была нагружена точечными силами. Подведем итоги: фермы, в которых распределенная нагрузка действует равномерно, состоят из коротких элементов с шарнирами.

Давайте разберемся, в чем преимущество того или иного типа фермы с точки зрения распределения нагрузки:

• Треугольная ферменная система всегда используется в фермах с параллельными хордами и трапециевидных фермах. Его главное преимущество заключается в том, что он обеспечивает наименьшую общую длину решетки.
• Диагональная система хороша при небольшой высоте ферм. Но его материалоемкость не является незначительной, поскольку весь путь силы проходит через узлы и прутья решетки.

Поэтому в конструкции следует использовать максимальное количество стержней, чтобы длинные элементы растягивались, а верхние — сжимались.

• Другим типом является решетка со шпунтом и пазом. Это используется при нагрузках на верхнюю хорду и в тех случаях, когда необходимо уменьшить длину самой решетки.

Преимуществом здесь является оптимальное расстояние между элементами всех поперечных элементов, что, в свою очередь, позволяет обеспечить нормальное расстояние между обрешетками, которое будет практичным для установки элементов крыши.

Однако, создание такой решетки своими руками — довольно трудоемкая задача с дополнительными затратами на металл.

• Крестообразная ферма позволяет распределять нагрузку на ферму в обоих направлениях одновременно.
• Другой тип фермы — поперечная ферма, в которой стойки крепятся непосредственно к стене фермы.
• Наконец, полураскос и ромбическая решетка, которая является самой жесткой из всех упомянутых ферм. Здесь две системы стоек взаимодействуют одновременно.

Мы подготовили для вас иллюстрацию, на которой мы собрали вместе все типы ферм и их решетки:

Вот пример реализации треугольной решетки:

Исполнение фермы с раскосной решеткой выглядит следующим образом:

Нельзя сказать, что какой-то один тип решетки однозначно лучше или хуже другого — каждый из них ценен благодаря меньшему расходу материала, меньшему весу, несущей способности и способу крепления. Конструкция отвечает за тип нагрузки, которой она будет подвергаться.

А от выбранного типа фермы напрямую зависит вес фермы, ее внешний вид и трудоемкость изготовления.

Обратите внимание и на такой необычный вариант изготовления фермы, когда она самостоятельно становится частью или опорой для другой деревянной:

Читайте также: Проекты домов СВЕТЛЫЙ с двухскатной крышей от ИНВАПОЛИС

Программы для расчёта навесов на Android

Смартфоны и планшеты не могут полностью заменить компьютер, но программные решения также разнообразны. Можно найти программное обеспечение, которое поможет рассчитать металлические конструкции.

Примерами такого программного обеспечения являются:

«Калькулятор металлопроката 3.0.1»

Программа для смартфонов с широким набором функций. Его можно использовать для расчета материала сарая по длине, весу или площади. Библиотека включает круглые и прямоугольные трубы, фитинги, швеллеры, уголки, плоские листы, крепеж и многое другое.

Продукция может быть измерена по ассортименту или исходным данным, также может быть указан тип материала. В приложении есть возможность сохранять расчеты и отправлять их по электронной почте.

«Расчёт нагрузок»

Несомненно, это самое полезное приложение на Android, которое работает стабильно и выполняет заявленные разработчиками функции.

Оно может использоваться для расчета допустимых нагрузок, прочности и пролета конструкции под нагрузкой. Можно выбрать форму, размер и тип материала. Программа подходит для предварительных расчетов на месте.

Этап IV. Изготавливаем и устанавливаем фермы

Мы дадим вам несколько ценных советов о том, как сварить такие фермы самостоятельно прямо на месте без особых трудностей:

• Вариант первый: вы можете обратиться на завод, и они изготовят по вашему чертежу все необходимые вам отдельные компоненты, которые вам останется только сварить на месте.
• Второй вариант — приобрести готовый профиль. Затем вам останется только обшить внутреннюю часть ферм досками или фанерой и, при необходимости, проложить между ними изоляцию. Но, конечно, этот метод также является более дорогостоящим.

Вот, например, хороший видеоурок о том, как удлинить трубу с помощью сварки и получить идеальную геометрию:

Здесь также есть очень полезное видео о том, как отрезать трубу под углом 45°:

Теперь мы переходим к сборке самих ферм. Следующие пошаговые инструкции помогут вам в этом:

• Шаг 1: Сначала подготовьте фермы. Лучше всего предварительно сваривать их непосредственно на земле.
• Шаг 2: Подготовьте вертикальные опоры для будущих ферм. Важно, чтобы они были действительно вертикальными, поэтому проверьте их с помощью отвеса.
• Шаг 3: Теперь возьмите стрингеры и приварите их к стойкам.
• Шаг 4: Соберите фермы и приварите их к продольным трубам. Далее необходимо очистить все стыки.
• Шаг 5: Покрасьте сборную раму специальной краской, убедившись, что она чистая и обезжиренная. Обратите особое внимание на стыки между профильными трубами.

С чем еще сталкиваются те, кто делает такие фермы в домашних условиях? Во-первых, заранее продумайте опорные столы, на которых вы будете размещать ферму. Бросать её на землю определенно не лучший вариант — работать с ней будет очень неудобно.

Поэтому лучше возводить небольшие опорные мостики, которые немного шире нижней и верхней хорд фермы. Ведь вы будете вручную измерять и вставлять перемычки между балками, и важно, чтобы они не упали на землю.

Еще одним важным моментом является то, что фермы из секционных труб тяжелые, поэтому вам понадобится помощь как минимум одного человека. Кроме того, потребуется помощь в такой утомительной и трудоемкой работе, как шлифовка металла перед сваркой.

Кроме того, в некоторых конструкциях для соединения крыши со стеной здания необходимо комбинировать различные типы ферм:

Также имейте в виду, что вам придется вырезать много ферм, для всех элементов, поэтому мы советуем вам либо купить, либо собрать самодельный станок, как в нашем мастер-классе. Вот как это работает:

Вы сделаете поэтапный чертеж, рассчитаете сетку ферм, изготовите заготовки и сварите уже готовую конструкцию.

Вы также будете использовать остатки профильных труб, поэтому вам не придется ничего выбрасывать — все это понадобится для второстепенных деталей сарая или навеса!

Основные этапы работ по изготовлению и монтажу ферм своими руками

До установки ферм должны быть выполнены работы по благоустройству территории, установке опор, бетонированию фундаментов опор, сварке боковых связей или боковых ферм. Затем устанавливаются поперечные фермы.

Порядок изготовления и установки ферм:

• Сваривайте фермы на ровной поверхности.
• Покройте фермы антикоррозийной грунтовкой и дважды покрасьте. Не окрашивайте места сварки ферм. Это можно сделать после установки ферм, но красить на высоте неудобно.
• Подъем ферм, установка их на опоры, проверка углов и горизонтальности и приварка к опорам. Эту работу выполняет команда из нескольких человек.
• Покрасьте места сварки.
• Набейте обрешетку и закрепите черепицу.

Форма крыши и материал

Угол свеса определяет длину устанавливаемых стропил и марку кровельного материала.

Угол наклона составляет от 22 до 30 градусов. Этот угол определяется на фермах, которые устанавливаются в регионах с высокой частотой выпадения снега. Здесь предпочтительнее использовать хорду профильной трубы треугольной формы.

Крышу такого навеса рекомендуется покрывать простыми асбестовыми панелями, гофрированными листами или различными видами металлических профилей.

Угол наклона составляет от 15 до 22 градусов. Крыши с таким углом наклона устанавливаются для высоких ветровых нагрузок и имеют двускатную форму. Они характеризуются небольшой степенью свеса и часто покрываются металлической кровлей.

Угол наклона варьируется от 6 до 15 градусов. Самые простые навесы являются односкатными. Они могут быть покрыты поликарбонатом или профильным настилом.

Чтобы узнать несущую способность крыши, или какую нагрузку она может выдержать, мы рекомендуем использовать онлайн-калькулятор.

Как рассчитываются веранды

Как правило, такие конструкции располагаются вдоль стены здания. Для них по-прежнему актуальны несколько видов конструкций:

• Балочно-опорные;
• Консольные.

Наименьшая глубина составляет 1200мм. Идеальная глубина составляет 2000мм. Это расстояние соответствует положению опорной стойки.

Расчет для перпендикулярной крыши составит 2000+300мм. Плоская крыша, с другой стороны, больше подходит для районов, где количество осадков минимально.

Если угол наклона = 30°, соединительный катет (глубина крыши по перпендикуляру) составляет 2300мм, то второй угол равен 60°.

Примите 2-й катет за X, он лежит напротив угла 30º и по теореме равен половине гипотенузы, следовательно, гипотенуза равна 2*X, подставьте данные в формулу:

(2*X) 2 = 2300 2 + X 2

4X 2 — X 2 = 5290000

Х 2 (4-1) = 5290000

Балки из трубчатых профилей: расчет, сварка, изготовление

Металлические фермы из профилированной трубы: расчет, чертеж, конструкция

Фермы из профильной трубы своими руками

Фермы из профильной трубы: сварка, изготовление своими руками

3*Х 2 = 5290000

Х 2 = 5290000. 3

Х 2 = 1763333, (3)

X = √1763333, (3) = 1327мм — катет, который будет прилегать к стене дома.

Расчет гипотенузы (длина крыши с уклоном):

С 2 = 1327 2 + 2300 2 = 1763333 + 5290000 = 7053333

C = √7053333 = 2656мм, проверка: угол при 30º равен половине гипотенузы = 1327*2 = 2654, поэтому расчет верен.

Отсюда мы вычисляем общую высоту навеса: 2000-2400мм — это минимальная эргономичная высота, мы рассчитываем с учетом наклона: 2000/2400 + 1327 = 3327/3737мм — высота навеса у стены дома.

Советы по выбору качественного профиля

Прежде чем возводить какое-либо сооружение, необходимо определиться с выбором материала.

При покупке металлического профиля или трубы необходимо внимательно осмотреть объект — отсутствие трещин, питтинга, проскальзывания, расхождения швов, большого количества погнутых и помятых заготовок.

При покупке оцинкованного материала стоит проверить качество покрытия, т.е. отсутствие чешуек или выступов.

При покупке попросите копию сертификата и чека. Необходимо проверить, чтобы толщина стенки трубы соответствовала указанной в документах.

Изготовить трубы в гараже вручную невозможно, и подделок не бывает, но можно наткнуться на некачественный материал, поэтому лучше покупать их в достаточно крупных магазинах.

Какой материал выбрать для каркаса

В большинстве случаев сталь является предпочтительным материалом для каркаса зданий особняков или крыши дома. Для очень небольших конструкций иногда используются алюминиевые и стекловолоконные профили — обычно в покупных изделиях (маркизы, качалки).

Для стальных конструкций могут использоваться трубы полого сечения и сплошные профили (круг, обрешетка, квадрат, швеллер, двутавровая балка).

Большим преимуществом прямоугольных и квадратных труб перед профилями того же веса является их высокая устойчивость к смятию и другим деформациям.

Поэтому массивные профили можно заменить гораздо более легкими профилированными трубами — это значительно упрощает (в 2 и более раз) и снижает стоимость трубчатых конструкций.

Размеры труб выбираются в зависимости от длины пролета и расстояния между опорами и фермами.

Для частных усадеб, чтобы изготовить сараи и другие строения не очень большие, можно воспользоваться советом профессионала или найти готовые чертежи в Интернете.

При расстоянии между опорами до 2м для небольшой маркизы с пролетом до 4м подходит профиль 40×20х2мм, при пролете до 5м — 40×40х3, 60×30х3мм, длинные пролеты до 5м — 60×40х3, 60×60х3мм.

Если вы планируете прицеп для двух автомобилей шириной 8-10м, вам понадобится профиль 60×60 — 100×100 с толщиной стенки 3-4мм. Размеры профиля зависят от расстояния между фермами.

Профилированные трубы выпускаются длиной 6 и 12м. При длине 12м металл используется более экономично, но для транспортировки таких труб требуется длинный грузовик.

Прежде чем покупать материалы, подумайте, как вы будете резать фитинги и сколько их войдет в трубу длиной 6м или 12м, а также рассчитайте, сколько секций профильной трубы вам понадобится.

Идти по номинальному весу не вариант — вес 1 мт в партии будет отличаться от номинального, и скорее всего в большую сторону (выгоднее для продажи делать изделия с более толстой стенкой — цена идет за тонну).

Покупая на вес, вам придется покупать больше материала и привозить его, а это лишние расходы.

Преимущества и недостатки разных металлов

Практически, для труб конструкционного сечения используются следующие виды стали: углеродистая сталь обыкновенного и качественного качества, конструкционная сталь, легированная сталь. Трубки также поставляются с защитным цинковым покрытием.

Алюминий также используется, но редко, для небольших, часто сезонных конструкций. Алюминиевые профили используются для небольших конструкций.

Традиционно для возведения небольших сооружений в частном домовладении используется углеродистая сталь Ст3сп, Ст3пс, иногда оцинкованная, для возведения ферменных конструкций.

Такая сталь обладает достаточной прочностью для обеспечения надежности конструкции, разницы в коррозионной стойкости между тремя видами стали практически нет.

Рано или поздно, если конструкции подвергаются воздействию атмосферных осадков, как конструкционные, так и легированные стали подвергаются коррозии.

Небольшое количество легирующих элементов не защищает от коррозии (низколегированные стали, такие как 30ХГСА, 30ХГСН, 38ХА, можно использовать для конструкций — содержание легирующих элементов в них составляет 2-4% и на коррозионную стойкость это количество не влияет).

С точки зрения прочности, конструкционные и легированные стали должны быть немного прочнее углеродистых сталей — они более устойчивы к циклическим нагрузкам.

Но стали проявляют это качество после термообработки — а закалка с отпуском может деформировать трубы, и обычно никто не делает такую термообработку на готовых изделиях.

Бесшовные трубы можно отжигать — после отжига остаточные напряжения в металле снимаются (наклеп), но металл становится мягче.

Конструкционные стали (20A, 45, 40, 30A) отличаются более высоким качеством и более высокой ценой. Легированные стали еще дороже (и есть вероятность, что вам продадут трубы из стали 3 вместо легированной стали).

Поэтому при монтаже конструкций шириной менее 20м не имеет смысла покупать профильные трубы из легированной стали или конструкционной стали.

Оцинкованная профильная труба определенно имеет смысл, если монтаж будет осуществляться с помощью крабовой системы.

При установке методом сварки сварные швы ржавеют так же быстро, как и обычный металл без покрытия. Но если вы тщательно следите за швами, регулярно проводя антикоррозийную обработку (очистка, грунтовка, покраска), оцинкованная труба лучше.

Если вам нужен временный сарай на 10 лет для стройматериалов, а потом его демонтировать — тогда не стоит утруждать себя покупкой обычной трубы из углеродистой стали без покрытия.

Если вы планируете построить на своем участке очень большой сарай или длиннопролетный ангар, стоит обратиться к профессиональному строителю и заказать проект — он определит, какую сталь вам следует выбрать.

Изготовление стропильного изделия

При изготовлении системы LSTC основные стяжки выполняются путем соединения труб двойными углами.

Перемычки и стойки монтируются к верхнему поясу с помощью уголков с неравными сторонами, соединяя их по более короткой стороне.

Части нижней хорды также соединяются с помощью углов с неравными сторонами. Основные части соединены между собой накладными пластинами.

Рассмотрим подробнее производство ферм из профильных труб сварным методом.

Если вы не знаете, как сварить ферму из профильной трубы, потому что никогда не имели дела со сваркой, вам придется обратиться к эксперту, потому что ферма — это не та конструкция, которую можно «взять в руки».

Прочность крыши зависит от качества соединений стропильных ферм.

Фермы крыши предпочтительно изготавливать из прямоугольных или квадратных труб, так как их ребра придают конструкции хорошую устойчивость.

Стропила крыши должны быть изготовлены только из стали, устойчивой к окислению и другим агрессивным атмосферным агентам.

Толщина листа и сечение трубы должны соответствовать параметрам, указанным в проекте. Соблюдение этих условий гарантирует, что стропильная конструкция будет обладать необходимой несущей способностью.

Каждый сварочный шов проверяется на качество, так как от него зависит надежность будущей конструкции.

После завершения сварки ферм из профильных труб остается только обработать стыки антикоррозийным составом и покрасить их.

Этапы сварки кровельной системы из металлических профильных труб:

1. Выровняйте верхнюю и нижнюю хорды;
2. Приварите перемычки между балками;
3. Рейки — хорды труб, срезанные под углом, привариваются к конструкции из двух хорд и перемычек под углом 90º.

Вы можете использовать первую ферму в качестве шаблона для остальных.

Совет: Лучше всего отрезать угловой профиль с помощью отрезного станка. Вы можете взять такой станок напрокат или сделать его самостоятельно из болтореза.

При небольшом объеме работ, например, при изготовлении системы для навеса или ворот, можно просто разрезать листовой металл болторезом.

После сварки остается только поднять конструкцию вверх и прикрепить ее к верхнему фланцу в соответствии с отмеченными линиями.

Чтобы поднять систему профильных труб вверх, необходимо использовать подъемное оборудование: кран или лебедку. Стропы крепятся в узлах верхнего фланца в 2 или 4 местах.

Для временного крепления парные стойки устанавливаются под углом не более 45° к горизонту. Затем трубы приваривают к колоннам, предварительно убедившись, что система расположена вертикально.

Сварка металлических труб — еще одна актуальная тема. Для соединения металлических труб можно использовать ручную, дуговую и газовую сварку.

Поскольку профильные трубы изготавливаются из углеродистой и низколегированной стали (нержавеющая сталь используется редко), их можно сваривать обычными методами.

Все типы решетчатых конструкций, включая фермы крыш, изготавливаются из стали толщиной не более 1см. Длина швов не должна превышать 40см.

Стыки ферм имеют разное расстояние между собой, поэтому сварку удобно выполнять с помощью сварочного полуавтомата со шлангом, проволокой с флюсом или самозащитной проволокой.

В индивидуальном строительстве используется ручная сварка индивидуальными электродами. Автоматическая сварка неэкономична в использовании.

В массовом производстве используется точечная контактная сварка с повышенным давлением. Специалисты не рекомендуют делать прерывистый шов.

Сначала свариваются стыковые швы, затем угловые швы. Такой порядок позволяет избежать напряжения металла в соединении.

Если швы расположены близко друг к другу, металл следует охладить перед выполнением второго шва, чтобы предотвратить пластическую деформацию.

Узлы свариваются, начиная с центра. Сначала свариваются крупные швы, затем мелкие. Каждое соединение сваривается с обеих сторон.

Длина шва должна быть не менее 3см, а длина кромки — не менее 0,5см. Соединение и сварной шов должны быть изготовлены из одного и того же материала — это необходимо для поддержания постоянных напряжений металла в сварном шве.

Строительные технологии развиваются очень быстро. До недавнего времени здания строились только из камня или дерева, но сейчас в моде конструкции, которые можно возвести в кратчайшие сроки.

Для этого могут использоваться профилированные металлические трубы и современные материалы: поликарбонат, пластик, профилированный металлический лист, плитная изоляция.

Без металлических ферм из профильных труб строительство таких сооружений было бы невозможным.

Область применения

Схема несущего кузова автомобиля. Роль элементов фермы выполняют арматура, приваренная к корпусу кузова и расположенные на нем вырезы.

Фермы широко применяются в современном строительстве, в основном для перекрытия больших пролетов с целью снижения расхода используемых материалов и облегчения строительства.

Например — в длиннопролетных строительных конструкциях, таких как мосты, стропильные системы пром. зданий, спорт. сооружений.

А также при возведении небольших легких строительных и декоративных конструкций: павильонов, сценических конструкций, шатров и подиумов;

Соответственно:

• фюзеляж самолета,
• корпус судна,
• кузов автомобиля (кроме открытых кузовов, работающих как прямая балка), автобуса или тепловоза,
• рама вагона с лонжероном (даже без рамы как таковой — в этом случае несущие оболочки и арматура образуют ферменную конструкцию).

Их прочностные расчеты основаны на рекомендуемых методиках.

Подготовка к постройке конструкции

Перед началом монтажных работ:

• Рассчитайте предполагаемые нагрузки — при необходимости;
• Сделайте подробные чертежи каркаса навеса с помощью профильной трубы — укажите также размеры;
• Подготовьте набор инструментов;
• Необходимо выбрать и приобрести строительные материалы.

Самостоятельно из профильных изделий можно возвести несколько вариантов навесов, а именно:

• арочный;
• односкатный;
• двускатный.

Внешний вид и форма будущего строения во многом зависит от личных предпочтений владельца коттеджа или дома и размера незанятого пространства на участке.

Самым быстрым и компактным по отношению к занимаемой площади является односкатный навес из профилированной трубы.

Виды ферм из профтрубы

Рамы делятся в зависимости от формы хорды. Существуют версии с двумя и тремя ремнями. Для небольших конструкций используются более простые двойные балки.

Каждый вариант имеет определенный наклон и высоту в зависимости от длины пролета и формы фермы.

Типы ферм по очертаниям:

• балочные с параллельными фермами (прямоугольные),
• треугольные (двускатные и односкатные),
• трапециевидные (двускатные и односкатные),
• сегментные (параболические),
• многоугольные,
• консольные,
• с ломаной приподнятой или вогнутой нижней хордой и разнообразной формой верхней хорды,
• криволинейные с горизонтальной и изогнутой нижней хордой,
• сложные составные формы.

Рамы также различаются по типу решетки — см. рисунок. В частных зданиях наиболее распространены треугольные и раскосные решетки — более простые и менее металлоемкие.

Треугольные решетки обычно используются в прямоугольных и трапециевидных конструкциях, раскосные решетки в треугольных конструкциях.