Фермы из профильной трубы своими руками — как сделать металлические фермы, изготовление и расчеты

Что представляет собой ферма

Ферма – это конструкция из прямолинейных элементов, соединенных между собой в узлах в прочную систему неизменяемой геометрической формы. Основная цель такой конфигурации — соединить все опоры.

Что касается преимуществ, то к ним относятся:

• требуемые показатели эффективности;
• отличные прочностные характеристики;
• высокая несущая способность и устойчивость к деформации;
• низкая стоимость.

Их несущие свойства настолько значительны, что их можно устанавливать под любой тип кровли с различным весом.

Их можно отличить не только по очертаниям, но и по типу поперечного сечения балок. Они также имеют различные типы решеток.

Бесплатные программы для расчета

http://rama.sopromat.org/2009/?gmini=off предлагает онлайн-калькулятор конечных элементов для расчета ферм. Этот калькулятор может использоваться студентами и инженерами.

Программа имеет удобный интерфейс, который помогает быстро выполнять необходимые действия. Расчет также может быть выполнен частично бесплатно на сайте http://sopromatguru.ru/raschet-balki.php.

Угол наклона скатов

Уклон скатной крыши в строительстве определяется на этапе проектирования. Строительство с уклоном до 30° считается мелким, 30-45° — средним и 45-60° — крутым.

Наклон определяется выбором уклона крыши:

• Ветровые нагрузки. Чем круче угол наклона крыши, тем выше парус и тем сильнее воздействие ветра. В районах, где часто бушуют ураганы, оптимальным является угол 15-20°.
• Снеговые нагрузки. В данном случае отношения обратные. Чем меньше уклон, тем больше осадков скапливается на крыше. Чтобы амортизировать вес снега, нужна более прочная конструкция, что непрактично.

В снежных регионах наиболее благоприятный уклон составляет около 25-40°.

• Тип кровельного материала. Для каждого типа существуют рекомендации по максимальному и минимальному углу установки. При несоблюдении этих требований может пострадать герметичность и внешний вид крыши.
• Конструктивные особенности. В проектах домов со скатной крышей и полезным чердаком угол наклона скатной крыши должен обеспечивать необходимую высоту помещения. Иногда ломаную крышу делают так, чтобы конёк не поднимался слишком сильно.

Наиболее универсальный угол наклона скатной крыши составляет 20-45°.

Существуют также скатные крыши, у которых каждый скат расположен под разным углом. Но такие системы нужно использовать очень осторожно, потому что архитектурно они довольно нерегулярны и их монтаж сложнее, чем симметричных конструкций.

Советы по выбору качественного профиля

Перед возведением любого сооружения необходимо определиться с выбором материала.

При покупке металлического профиля или трубы следует внимательно осмотреть объект — нет ли трещин, питтинга, проскальзывания, расхождения швов, большого количества мятых и гнутых 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. В частных усадьбах 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 длиннее 5м — 60×40х3, 60×60х3мм.

Если вы планируете навес 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 отрезать заготовки и сколько их разместится в трубе длиной 6м или 12м, а также рассчитайте, сколько отрезков профильной трубы вам понадобится.

Ориентироваться на номинальный вес не вариант — вес 1 м.п. в партии будет отличаться от номинального, и, скорее всего, в большую сторону (для производства толстостенных изделий выгоднее продавать — цена идет за тонну).

При покупке на вес вам придется покупать больше материала и довозить его, а это лишние расходы.

Преимущества и недостатки разных металлов

Практически, для труб конструкционного сечения используются следующие виды стали: углеродистая сталь обыкновенного качества и качественная, 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 — 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 краб-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 возвести очень большой сарай или длиннопролетный ангар, стоит обратиться к профессиональным строителям и составить проект — они определят, какую сталь выбрать.

Арочная ферма – пример расчета

При установке арочной фермы на обычный навес необходимо произвести соответствующие расчеты.

Следующий пример с пролетом 6 метров, промежутками между арками 1,05 метра и высотой 1,5 метра, соответствующей арочной ферме, показывает, как производятся расчеты. Такая конструкция не только долговечна, но и эстетически привлекательна.

Пролет нижнего уровня арочной фермы соответствует значению 1,3 метра (f), а радиус окружности в нижней хорде составляет 4,1 метра (r). Угол между радиусами равен 105, 9776º (a).

Длина профильной трубы (mh) для расположения нижней хорды рассчитывается по формуле:

mh=Pi×R×a/180, где:

mh — длина профиля для нижней хорды;

Pi — константа (3.14);

R — радиус периметра фермы;

a — угол между радиусами;

результат должен быть:

mh=3,14×4,1×106/180=7,58м.

Узлы конструкции установлены в нижних хордовых секциях на расстоянии 55,1см. Для удобства установки рекомендуется округлить это расстояние до 55см, в то же время не рекомендуется увеличивать расстояние между узлами.

Расстояние между конечными точками должно быть рассчитано отдельно.

Если пролет не превышает 6 метров, то нет необходимости в сложных расчетах и сварка не может быть использована. Достаточно использовать одинарную или двойную балку, согнув элемент до необходимого радиуса.

Тем не менее, толщина металлических элементов должна быть подобрана соответствующим образом, чтобы арка могла выдержать все нагрузки.

Как рассчитывается ферма из стальной профильной трубы

Расчет любой металлической конструкции является важным и ответственным этапом, независимо от предполагаемой конструкции.

Расчет ферменной системы из профильной трубы сводится к следующим пунктам:

1. Определение размера пролета перекрываемой конструкции, а также выбор конфигурации скатной крыши, с эффективным углом наклона ската (скатов).
2. Выбор оптимального контура стропильной фермы с учетом характера здания, формы и размеров крыши, угла наклона ската, расчетных нагрузок.
3. Определение оптимальной высоты конструкции в центре пролета (H) по приведенной ниже формуле (где L — длина фермы). Для параллельных, многоугольных и трапециевидных балок: H=1/8×L. Значение наклона верхней хорды должно составлять 1/8×L или 1/12×L.

Для треугольных ферм: H=1/4×L H=1/5×L.

4. Определите условия сбора  конструкции в зависимости от ее размеров.

Если размеры металлоконструкции большие, то лучше сварить ее сразу на месте и затем установить на месте с помощью крана, а если размеры небольшие, то лучше сварить ферму на территории завода и затем транспортировать ее к месту установки.

Хотя последний вариант дороже, он более надежен, так как трудно работать на неподготовленной территории.

5. Рассчитайте размер панелей в зависимости от расчетных нагрузок, действующих на крышу во время эксплуатации.

6. Определение угла крепления раскосов решетки, который может варьироваться в пределах 35-50 градусов, хотя рекомендуется угол 45 градусов.

7. Следующий шаг — определение расстояния между крепежными узлами, хотя обычно это расстояние равно ширине панели.

Для пролетов 36 метров и более необходимо рассчитать величину подъема конструкции — обратный демпфированный прогиб, испытываемый конструкцией во время эксплуатации.

8. С учетом всех измерений и расчетов составляется технический чертеж со всеми необходимыми размерами для стальной конструкции из металлических труб.

Чтобы избежать больших расхождений в расчетах, лучше использовать строительный калькулятор. На основе специальной программы можно рассчитать любую конструкцию из металла, в том числе стропила крыши из профильной трубы.

Монтаж стропильной системы двухскатной крыши

После расчета стропил скатной крыши можно приступать к монтажу. Процесс разделен на этапы и подробно описан в каждом из них. Вам предоставляется своего рода пошаговая инструкция, которая содержит дополнительную информацию о каждом шаге.

1. Крепление мауэрлата к стене

По всей длине стены устанавливается брус, который будет поддерживать стропила

В срубах из бревна роль мауэрлата играет верхний венец. В зданиях из ячеистых материалов (газобетон, пенобетон) или кирпича мауэрлат устанавливается по всей длине несущей стены. В других случаях его можно установить между стропилами.

Скрепление мауэрлатов между собой (прямое винтовое соединение)

Поскольку длина мауэрлатов превышает стандартные размеры пиломатериалов, их необходимо соединить между собой.

Соедините мауэрлаты вместе, как показано на рисунке.

Как соединить мауэрлат?

Балки распиливаются только под углом 90°. Соединение осуществляется с помощью шурупов. Гвозди, проволока и деревянные дюбели не используются.

Как крепить мауэрлат?

Мауэрлат устанавливают в верхней части стены. Существует несколько способов креплениямауэрлата:

• в середине несущей стены;
• со смещением в одну из сторон.

Подсказка: Мауэрлат крыши не должен располагаться ближе 5см от внешнего края стены.

Чтобы защитить древесину на мауэрлате от повреждений, ее укладывают поверх слоя гидроизоляционного материала, которым обычно является простой рубероид.

Важным структурным аспектом является крепление мауэрлата. Это связано с тем, что скат крыши подобен парусу. Другими словами, он подвержен сильным ветровым нагрузкам. Поэтому мауэрлат должен быть прочно прикреплен к стене.

Способы крепления мауэрлата к стене и стропилам

Крепление балки крыши с помощью анкерных болтов. Идеально подходит для монолитных стен

Крепление мауэрлата с помощью деревянных нагелей

Деревянные нагели. Используются для срубов из бревен и бруса. Но они всегда используются с дополнительными креплениями.

Скобы

Установка мауэрлата на шпильки или арматуру

Шпильки или арматура. Используются, если дом построен из пористых материалов (газобетон, пенобетон).

Установка мауэрлата со скользящим креплением

Скользящее (шарнирное) крепление. Крепление таким образом позволяет стропилам двигаться при усадке дома.

Крепление мауэрлата проволокой

Крепление проволокой (вязальной, стальной). Используется в большинстве случаев, как дополнительное крепление.

2. Изготовление стропильных ферм или пар

Сборка осуществляется двумя способами:

• Установка стропил непосредственно на крышу. Его не часто используют, потому что на высоте трудно выполнять все работы, измерения, обрезку. Но он позволяет выполнить установку своими руками;

• Крепление на земле. Это означает, что отдельные компоненты (треугольники или пары) стропильной системы могут быть собраны внизу, а затем подняты на крышу. Преимущество такой системы в том, что работы на высоте могут быть выполнены быстрее.

Недостатком является то, что вес собранной ферменной конструкции может быть значительным. Для его подъема потребуется специальное оборудование.

Подсказка: Перед сборкой стропил необходимо их разметить. Для этого очень удобно использовать шаблоны. Стропила, собранные по шаблону, будут абсолютно одинаковыми.

Чтобы сделать шаблон, возьмите две доски, длина каждой из которых равна длине одного стропила, и соедините их вместе.

3. Установка стропильных ног

Собранные пары поднимают и устанавливают на мауэрлат. Для этого сделайте запил в нижней части стропил.

Подсказка: Запилы в каркасе ослабят сам мауэролат, поэтому можно делать запилы только на стропильной ноге.  Чтобы запил был одинаковым и плотно прилегал к основанию нужно использовать шаблон. Его делают из фанеры.

Крепление стропил см. на рисунке.

Методы крепления стропил

Начинать установку стропильных пар нужно с противоположных торцов крыши.

Подсказка: Для правильного расположения стропильных ног лучше всего использовать временные распорки и подкосы.

Бечевка натягивается между стропилами

Бечевка натягивается между закрепленными парами. Это облегчает установку последующих стропил. Она также обозначает уровень конька.

Затем устанавливаются остальные стропила на запланированном расстоянии друг от друга.

Если стропильная система устанавливается непосредственно на крыше дома, опора конька  устанавливается после установки двух крайних стропил. Затем к нему крепятся полустропила.

Следует отметить, что мнения экспертов по этому вопросу расходятся. Некоторые советуют использовать шахматный порядок крепления, что позволяет более равномерно распределить возрастающую нагрузку на стены и фундамент.

Такой порядок предполагает установку одного стропила в шахматном порядке. После установки части стропил установите недостающие части пары. Другие же настаивают на установке каждой пары по очереди.

В зависимости от размера конструкции и конфигурации ферм, стропила усиливаются стойками и подпорками.

Крепление скобами к стропилам

Нюанс: Дополнительные стропила соединяются с помощью вырубки. В идеале они должны быть зафиксированы строительными скобами.

При необходимости стропила можно удлинить.

Способ сращивания стропил показан на фотографии.

Методы соединения стропил

Подсказка: В этом случае не используйте метод удлинения, которым удлиняется мауэрлат (запил под 90°). Это ослабит стропила.

4. Установка конька двускатной крыши

Конёк крыши образуется путём соединения стропил в верхней части.

Монтаж конька крыши:

• Метод без опорного бруса (см. чертеж).

Монтаж конька крыши без бруса

• Конёк крыши со стропильным брусом. Для больших крыш требуется брус. В дальнейшем он может быть использован в качестве опоры для стойки.

• Способ накладки на брус.

Монтаж конька крыши методом установки бруса

Монтаж конька крыши методом установки бруса

• Метод, показанный на рисунке, можно рассматривать как более современный вариант изготовления конькового узла.

Метод врубки

• Метод врубки.

После установки стропильной системы выполните постоянное крепление всех элементов конструкции.

5. Монтаж обрешетки крыши

Обрешетка всегда устанавливаются для удобства перемещения по крыше во время работ, а также для крепления кровельного материала.

Расстояние между обрешетками зависит от типа кровельного материала, напр.:

• Под черепичную кровлю — 350мм (расстояние между двумя нижними планками обрешетки должно составлять 300мм).
• Для профнастила и шифера — 440мм.
• Под мягкие кровли настилаем сплошную обрешетку.

Читайте также: Стропильная система полувальмовой крыши: схемы, инструкции, советы

Как правильно выбрать профиль

Это необходимо определить заранее:

• Размер, очертания и профиль крыши.
• Материал двух балок, верхней и нижней, вместе с деталями решетки.
• Планируемая несущая способность, а также угол наклона.

Трубчатые элементы могут быть :

• прямоугольного сечения;
• квадратной формы.

Учитывая разные диаметры, рекомендуется сделать это:

• При возведении небольшой конструкции используйте трубу длиной не более 4,5м, сечение которой составляет 40x20x2мм.
• При изготовлении ферм длиной до 5м параметры составляют 40x40x2.
• В других случаях оптимальные параметры составляют 40x60x2.

При проектировании учитываются как ветровые, так и снеговые нагрузки.

При необходимости каркас можно приобрести в готовом виде в любом месте.

Кровельный пирог

Чтобы уложить односкатную крышу, недостаточно построить систему стропил и закрепить на ней один слой покрытия — черепицу, профлист, поликарбонат или шифер. Такая конструкция будет ненадежной и не сможет выполнять свою защитную функцию.

Крыша должна иметь многослойную конструкцию и состоять из нескольких слоев:

• внутренний отделочный материал;
• обрешетка;
• пароизоляция;
• контробрешетка;
• утеплитель;
• гидроизоляционный слой;
• внутренний вентиляционный зазор (не предусмотрен в невентилируемых крышах);
• внешнее кровельное покрытие.

Структура кровельного пирога может быть различной для холодных и теплых крыш. Первые не содержат теплоизоляции, но имеют дополнительный слой гидроизоляции.

Холодные крыши подходят для неотапливаемых зданий, не требующих особого микроклимата, например, крытых автостоянок или беседок.

Можно использовать различные кровельные материалы — в зависимости от бюджета, предпочтений и конкретных требований.

• Для мягкой рулонной кровли следует использовать сплошную обрешетку из OSB или влагостойкой фанеры.
• Для жестких материалов, обеспечивающих устойчивость, подходят стандартные обрешетки из древесины или профилированной трубы.

Расчет ферм по внутреннему напряжению

Для правильных расчетов на практике:

• Калькулятор (аналогичное программное обеспечение);
• Конкретные данные из таблиц СНиП.

Вы можете самостоятельно рассчитать любую ферму, будь то прямая, изогнутая, с откосами, купольная ферма.

Стандартный вариант ферменной конструкции идеально подходит для крыш сложной формы. Они изготавливаются на ровной поверхности с помощью шаблона, а затем поднимаются.

С учетом угла наклона были использованы следующие модели:

• От 6 градусов до 15;
• От пятнадцати до двадцати;
• От двадцати двух до тридцати пяти.

Трапециевидная форма соответствует первому случаю.

Сварка ферм из профильной трубы: как правильно учесть нюансы

Создание навесов или других перекрытий с использованием каркасов регламентируется СНиП 2.01.07-85. В нем подробно описаны нагрузки и воздействия, которые должны выдерживать такие изделия.

Если этим пренебречь, то определенные размеры или углы будут выполнены неправильно, что приведет к последующей деформации, провисанию или разрушению металлоконструкции. Также стоит учитывать погодные условия региона.

Если выпадает большое количество снега или дует сильный ветер, это должно быть отражено в усилении фермы путем выбора труб с большим сечением.

После выбора формы необходимо определить размеры будущего здания. Навес из профильной трубы, сваренный своими руками, может иметь размеры 4 x 6м или 3 x 10м. В зависимости от этого выбирается сечение трубы.

Чем дальше друг от друга находятся точки опоры, тем прочнее должна быть ферма.

Угол наклона крыши определяется путем определения верхней и нижней точек конструкции. Если ферма высокая, это будет способствовать быстрому скатыванию снега и снижению давления на балки.

Но такая модель потребует больше материалов и должна иметь пространство вверху, куда она будет возведена. Для небольшого двора подойдет односкатная крыша, которая занимает мало места и может быть установлена даже под деревом.

Расстояние между фермами определяется нормами СНиП, но здесь стоит учитывать размер материала, которым будет покрыта крыша. Если это ондулин или поликарбонат, то ширина листа этого элемента должна быть учтена при компоновке железной конструкции.

Эскизный чертеж необходимо отдать специалисту, который рассчитает нагрузки, или ввести параметры будущей конструкции в форму онлайн расчета.

Однако вы можете сэкономить деньги и использовать стандартную конструкцию, которая выдержала испытание временем и различными условиями. Пример того, как создать свой собственный простой сарай, можно увидеть на видео в интернете.

Разновидности

Для определенного типа крыши можно использовать навес:

• Треугольник в классическом исполнении для навесов вдоль крутого склона. Он прост в изготовлении, расчете и возведении. Однако в процессе сварки возникают некоторые трудности.
• Трапециевидный с одним фронтоном и столбчатой опорой.
• Арка, которую гораздо сложнее сделать.
• Асимметричная ферма — «ножницы».
• U-образные, где предусмотрены параллельные элементы.
• В форме мансарды.

Внутренние решетчатые элементы подбираются не по красоте внешних черт, а в соответствии с геометрическими параметрами потолка вместе с формой крыши.

При проектировании основным условием является концентрация всех сил на узловых соединениях.

Тогда все элементы будут работать только на растяжение и сжатие. Затем рама может быть сочленена с короткими элементами.

Классификация

Крытые площадки обычно делятся на несколько типов в зависимости от типа опор и стропильной системы.

Тип опоры

Виды навесов из металлопрофиля в зависимости от типа опоры:

• Пристроенные. Пристраиваются к несущим стенам здания. Конструкция предполагает наличие дополнительных опор. Такие конструкции подходят для обустройства террас, входных групп, парковок.

• Консольные. Конструкции не имеют опор и закрепляются на стене здания. Специальные подвесы обеспечивают дополнительную фиксацию. Такие навесы чаще всего устанавливают над балконами и входными зонами.

• Отдельно стоящие. Они поддерживаются несущими колоннами. Они используются для создания навесов над автостоянками, различными площадками, зонами отдыха.

Тип крыши

Навес является основой навесной конструкции, сложность которой зависит от его размера и формы. Навес изготавливается из труб в зависимости от типа стропил:

• Односкатный . Самая простая конструкция, которая хорошо сочетается со всеми кровельными материалами. При создании навеса большой площади используются фермы для создания стропильной системы.

• Двускатный. Характеризуется более сложной конфигурацией. Двухскатные крыши из гофрированного металла на заднем дворе частного дома для больших площадей создаются с использованием ферм в форме равносторонних треугольников.

• Шатровый. По мере увеличения количества скатов крыши расчеты увеличиваются. При строительстве большое значение имеет точный раскрой материала для крыши.

Использование специальных элементов необходимо для защиты всех стыков крыши.

• Арочный. Он образуется фермами или арочными стропилами, изогнутыми по определенному радиусу. Для покрытия используются только гибкие материалы. Крыша имеет форму арки или волны.

О преимуществах разных решеток

Треугольная

• Такая система используется при параллельном расположении поясов.
• Преимуществом является минимально возможная длина решетки.
• Если высота решетки небольшая, раскосная система является лучшим выбором, несмотря на относительно высокий расход материала.

Шпренгельная, крестовидная, перекрестная, ромбическая

Если нагрузка распределяется на пояс сверху, рекомендуется использовать шпренгельную решетку:

• Преимуществом является соблюдение требуемого расстояния между всеми элементами, расположенными поперек.
• Сделать это самостоятельно — трудоемкий процесс. Также необходимы дополнительные материалы.
• При крестовидном распределении нагрузка обеспечивается сразу по обоим направлениям.
• В перекрестной раскосы должны крепиться непосредственно к стене.
• Самым жестким является ромб, где две системы раскосов работают вместе.

Как сварить ферму из профильной трубы – варианты и правила расчета

Используя профильные трубы для ферм, можно легко создать конструкцию, способную выдерживать значительные нагрузки. Такие конструкции легки и подходят для строительства зданий, возведения каркасов для дымоходов, установки опор для крыш и навесов.

Формы и размеры ферм зависят от назначения конструкции и ее использования, будь то бытовое или промышленное сооружение. В этой статье мы расскажем вам, как сделать правильные и точные расчеты для фермы из металлической профильной трубы.

Если этого не сделать, конструкция вряд ли выдержит необходимые нагрузки.

Требования к расчету профильной трубы для строительства фермы

При расчете размера и толщины стенки профильной трубы, необходимой для вашей металлоконструкции, учитываются следующие условия:

• Размеры металлоконструкции, в частности длина, шаг опор — 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 неоправданно увеличит стоимость материалов и рабочей силы при возведении металлоконструкции.

Варианты изготовления ферм

Заводской

Заказанное изделие изготавливается строго по чертежу со всеми необходимыми отдельными элементами, которые будут сварены на месте нашими собственными сотрудниками.

Готовая профильная конструкция

После заказа все, что нужно сделать, — это обшить внутреннюю сторону фанерой или досками. Между ними будет размещен теплоизоляционный слой. Этот метод значительно дороже.

Сборка

Процедура:

1. Рамы подготавливаются путем сварки на земле.
2. Опоры располагаются вертикально для будущих панелей.
3. Продольные элементы привариваются к опорам.
4. Конструкция поднимается вверх. Она сваривается, после чего соединительные элементы зачищаются.
5. Готовая часть рамы окрашивается специальной краской.

На практике важно учитывать, что опорные части проектируются заранее, так как ферма будет располагаться непосредственно на них.

Стоит заранее продумать установку небольших опорных мостиков шире обеих хорд фермы.

Ручное измерение и установка перемычек требует, чтобы они не падали на землю.

Практические рекомендации

Из-за значительного веса ферм из профильной трубы стоит подумать о помощи одного или нескольких человек:

• Помощь также потребуется при зашкуривании металла перед сваркой. Этот процесс не только утомительный, но и нудный.
• Также в отдельных конструкциях необходимо согласовать различные типы для соединения ферменной стены со зданием.
• Большое количество вырезаемых элементов потребует использования станка. Это можно либо дополнительно приобрести. Кроме того, вы можете построить его самостоятельно, посмотрев мастер-класс.

Расчет материалов для крыши из профильных труб

Собрать крышу из профильной трубы своими руками возможно, если правильно выполнить расчеты ферм на нагрузки и подобрать материалы нужного размера и формы. При выполнении любых расчетов руководствуйтесь требованиями, изложенными в СНиПах.

Только так можно получить точные, а не приблизительные результаты. Мы рекомендуем использовать следующие нормы и правила:

•  СНиП П-23-81.
•  СНиП 07-85;
•  ГОСТ 30245.

Не рекомендуется выполнять какие-либо расчеты для кровельных конструкций при отсутствии знаний в этой области. Заказать конструкцию у специалистов будет гораздо дешевле, чем рисковать безопасностью.

При неправильных расчетах высок риск обрушения металлоконструкции. Это особенно актуально, если крыша из профилированной трубы является шатровой или составной вальмовой крышей.

Ремонт такой крыши обойдется дороже, чем установка нестандартной расчетной фермы.

При расчете учитываются следующие параметры:

•  Расстояние между балками (требуемая высота фермы). На этот параметр влияет нагрузка, возникающая из-за веса кровельного покрытия, а также особенности эксплуатации. Как правило, этот параметр варьируется в пределах 200-300мм.

Если длина превышает 36 метров, это значение может увеличиться, а в центральной части могут быть установлены дополнительные опорные стойки.

•  Тип и размер поперечного сечения стального проката, используемого для раскосов фермы, выбирается в зависимости от углов, под которыми они пересекаются с хордами.

Обычно для треугольной конструкции под двухскатной крышей значение установки диагональной стойки составляет 45 градусов.

• Шаг крепления раскосов. Это число выбирается в зависимости от ширины кровельных панелей, используемых для последующего покрытия крыши. Внешняя обрешетка устанавливается в точке, где должен быть установлен узел. Поэтому шаг важен.

Обычно используется значение 1,7 метра.

При монтаже односкатной крыши с помощью профильной трубы учитывается её высота подъема в месте верхнего угла. Чем выше это расстояние, тем устойчивее будет данная опорная конструкция.

Работа с готовыми изделиями

После установки сборной конструкции в выбранном месте ее следует защитить специальной антикоррозийной обработкой.

Такая обработка является обязательной и должна применяться для обеспечения длительного срока службы.

Кроме того, ферму следует покрасить краской на полимерной основе.

Для этой цели идеально подходит краска, обладающая хорошей устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и длительным сроком службы.

Полезные советы по изготовлению своими руками ферм из профильных труб

• Для придания легкости конструкциям, используемым для укладки крыш с минимальными уклонами, применяются дополнительные решетки.
• Для снижения веса рам, устанавливаемых для организации склонов с углом наклона в диапазоне 15-22°, нижний пояс изготавливают ломаным.
• Для обрешетки длиной 20м и более используются каркасы Полонцо, состоящие из двух треугольных конструкций, соединенных стяжкой. Этот конструктивный вариант позволяет избежать необходимости монтажа в раскос большой длины.
• Расстояние между ферменными конструкциями, как правило, не должно превышать 1,75м.
• При выборе труб для суровых условий эксплуатации следует учитывать марку стали, из которой они изготовлены.

В регионах с холодным климатом используется трубная продукция из низколегированных сталей, обладающих высокой устойчивостью к низким температурам. В случаях высокого риска коррозии следует использовать оцинкованные изделия.

Завершающий этап

Таким образом, ферма, изготовленная с использованием профильной трубы, считается готовой. Без отделки остаются только отделочные работы, которые состоят из внутренней облицовки фермы и внешней отделки выбранным кровельным материалом.

Не нужно сомневаться в своих силах. Изготовление металлической фермы не потребует больших усилий и не будет слишком сложной.

В этом процессе большое значение имеет правильное составление чертежей.

Кроме того, необходимо уделять должное внимание качеству сварочных работ. Готовность делать все правильно и аккуратно будет большим подспорьем.

Сначала сделайте поэтапный чертеж, а затем рассчитайте сечение решетки. Подготавливаются все необходимые заготовки, и конструкция готовится на месте.

В расход пойдут дополнительно остаточные части профильной трубы, что говорит о необходимости их сохранения. Ничего не следует выбрасывать, так как все пригодится для вторичного использования. Например, для ангара или простого сарая.

Функции стропил

Стропильная конструкция крыши состоит из ряда взаимосвязанных элементов, образующих фермы. Шаг, размер сечения между стропилами и другими опорами определяют расчет нагрузок, которым они подвергаются в процессе эксплуатации.

Стропильная ферма крыши выполняет следующие функции:

1. Распределение нагрузки. Взаимосвязанные узлы, усиленные опорами, равномерно распределяют вес крыши, который может достигать 500-600кг, включая снеговую нагрузку.

Чем больше сечение стропил и чем меньше расстояние между ними, тем больше несущая способность конструкции.

2. Градиент и форма. Стропила, расположенные под углом к поверхности крыши, создают наклонную плоскость ската, чтобы снег и вода не скапливались на поверхности крыши.

3. Формирование основания для крепления кровельного покрытия. Крепление кровельного покрытия осуществляется к стропильной ферме.

Обрешетка служит основанием для крепления кровельного покрытия, равномерно распределяя его вес по стропилам.

Обратите внимание! Все узлы, стропила и обрешетка конструкции крыши должны быть спроектированы на основе инженерных расчетов.

Чтобы определить требуемую грузоподъемность рамы, необходимо рассчитать общую нагрузку, которой она будет подвергаться.

Для этого необходимо добавить вес кровельного материала, изоляции, гидроизоляции, максимальную снеговую нагрузку и вес стропильной системы.

Конструкция крыши со стропильной системой