Как сварить фермы из профильной трубы. Предварительный расчет навеса из профильной трубы, инструкция по изготовлению ферм Ферма из металлопрофиля

Ферма − это несложное архитектурное сооружение, имеющее разноцелевое назначение. Чаще всего оно нужно для защиты малой территории отдыха от ярких солнечных лучей и непредвиденных атмосферных осадков либо же, как альтернатива крытой постройки на месте загородной дачи. В качестве материала в целях долговечности конструкции используются трубы из металла. Но прежде чем приступать к строительным работам, потребуется правильный расчет фермы из профильной трубы для навеса.

Преимущества профильных труб для ферм

Профильные трубы обладают целым рядом достоинств:

Оптимальной устойчивостью при существенных внешних нагрузках, благодаря которой навес не деформируется и не разрушается.
Приемлемой ценой готового изделия, потому что в качестве исходного материала применяются полые трубы из металла.
Облегченным весом за счет заполнения внутренней полости профильных труб воздухом.
Отменной прочностью.
Продолжительным сроком эксплуатации.
Возможностью реализации самых сложных вариантов конструкции, не вкладывая при этом много времени и сил.
Допустимостью ее изготовления своими руками при правильном расчете фермы из металлической трубы (прочитайте также: " ").

Применение профильных труб всевозможных форм

На сегодняшний день такие трубные изделия актуальны в машиностроении сельского хозяйства, строительстве, мебельном производстве. Благодаря специфическим свойствам профильных труб, можно претворить в жизнь самые оригинальные проекты по созданию перекрытий, пролетов, опорных конструкций, каркасов под последующее строительство объектов. Те же современные билборды делают с помощью профильных труб.

Навесы тоже не оказались исключением. Чтобы конструкция гарантированно получилась надежной и бюджетной, в качестве материала лучше использовать профилированную трубу (прочитайте: " "). Оптимальное решение − изделия с квадратным и прямоугольным сечениями. Если придерживаться размеров чертежа, из которого понятно, как сварить ферму из профильной трубы, получится устойчивая конструкция.

Основные нюансы готового изделия

Любое строительное сооружение держится благодаря правильно спланированной специальной системе или ферме. Нельзя просто так изменять ее геометрические размеры, даже при смене жестких узлов на шарнирные. Если стержни не несут нагрузки вне узла, то компоненты фермы сжимаются или растягиваются. Такие системы можно создать, воспользовавшись прямыми стержнями, связанными узлами ферм из трубных изделий. То есть, в итоге получается оригинальное висячее строение, включающее верхний и нижний пояса со стойками и раскосами между ними.

Сегодня современное строительство немыслимо без применения ферм. Но чаще всего последние востребованы при возведении покрытий огромных пролетов. Согласно такому принципу сооружаются спорткомплексы, мосты, сцены, подиумы, павильоны и др. Тот, кто нуждается в подобной конструкции, может купить ее в готовом виде или же самостоятельно сварить из труб, но прежде стоит разобраться, как рассчитать навес из профильной трубы.

Рассмотрим последний вариант, представляющий длительное и трудоемкое мероприятие.

Оно включает в себя:

Определение точного количества трубного материала для будущей фермы и степени давления на элементы системы.
Ответственный подход к подбору материала для фермы, имеющей треугольную форму. Оптимальным решением окажутся облегченные профилированные трубы с квадратным сечением. Отсюда и получается добротная конструкция.
Изготовление чертежа фермы из профилированной трубы с учетом особенностей каждой детали. По нему в дальнейшем будут собирать всю постройку.
Последний этап − выполнение монтажных работ, от которых зависит надежность и длительность эксплуатационных возможностей сооружения. А для положительного результата нужно досконально знать, как правильно сваривать фермы из профильной трубы. Читайте также: " ".

Выбор конструкции фермы из прямоугольных элементов зависит от:

длины пролета;
размещения перекрытия чердака;
угла уклона крыши.

Как рассчитать ферму

Вот стандартные этапы данной процедуры:

Выбор желаемой схемы треугольной фермы с ориентировкой на требуемую конфигурацию. При этом уделяется внимание главной функции навеса, материалам для его построения, иным характеристикам.
Определение четких размеров будущей конструкции. Например, высота зависит от типа кровли и используемых материалов. При пролете свыше 36 метров потребуется дополнительно просчитать еще один параметр − строительный подъем, имеющий отношение к погашаемому изгибу − обратному от давлений на ферму.
Вычисление габаритов панелей постройки, четко соответствующие расстоянию между элементами конструкции, которые передают нагрузки в системе. Далее − определение длины между узлами. Чаще всего, такой параметр считают идентичным ширине панели. Читайте также: " ".

По подобной схеме, но со своими специфическими нюансами можно выполнить расчет арочной фермы из профильной трубы. В качестве ориентира лучше взять стандартные этапы процедуры.

После определения всех цифровых значений для строительства будущей фермы, нужно вписать их в формулы и внести в соответствующую компьютерную программу, которая выдаст четкую схему конструкции. И лишь после всех этих действий можно заняться изучением другого, не менее серьезного дела ─ как правильно сварить ферму из профильной трубы. От профессионализма специалистов этой сферы зависит качество дальнейших монтажных работ.

Перед возведением фермы для навеса своими руками необходимо произвести точные расчеты. Также для монтажа потребуется умение работать со сварочным аппаратом. Даже малейшая ошибка может завершиться разрушением конструкции при высокой ветровой и снеговой нагрузке.

Что такое ферма и ее назначение

Сфера применения навесов достаточно обширна:

Строительство стоянок для автотранспорта открытого типа, которые являются своеобразной альтернативой капитальным гаражным постройкам.
Устройство козырьков торговых предприятий, остановок для общественного транспорта и рекламных баннеров.
Возведение веранд и беседок на приусадебных территориях. Также имеется возможность сэкономить на строительстве дачного домика – создается надежная кровля, имеющая прочные стойки.

Надежность навесов обеспечивается за счет монтажа металлических конструкций, прочно и надежно связывающих лаги с опорными столбами. Они при условии, что соблюдены рекомендации, как правильно варить ферму для навеса, способны прослужить длительное время. Перед началом строительных работ нужно определиться с материалами.

Если позволяет финансовое положение, но отсутствует свободное время, желание и возможность, можно приобрести готовые фермы для навеса. Когда нужно сэкономить на возведении конструкции, строительство выполняют самостоятельно.

Из чего изготавливают фермы для навеса

Лучше всего с задачей создания надежной фермы способна справиться металлическая трубная продукция с сечением прямоугольной или квадратной формы, которая обладает рядом преимуществ:

Обеспечение высокой прочности по причине наличия ребер жесткости. Если изделия с круглым сечением согнуть можно без проблем в домашних условиях, то с профильными трубами в этом случае возникнут проблемы.
Доступная стоимость за счет относительно несложной производственной технологии. Оптимальным выбором считаются горячекатаные изделия.
Удобная форма сечений. Процесс, как сделать ферму для навеса своими руками из труб с плоскими стенками, более простой в реализации по сравнению с трубной продукцией круглого диаметра. Эта особенность касается как использования для соединения болтов, так и сварочного оборудования.

При выборе материала ориентируются на определенные правила:

если ширина проектируемого навеса до 450 сантиметров, тогда трубная продукция должна иметь сечение 40х20 миллиметров при 2-миллиметровой толщине стенок;
когда ширина конструкции 450 –550 сантиметров, требуются трубы сечением 40х40 миллиметров, имеющие толщину стенок, равную 2 миллиметрам;
если ширина навеса превышает 550 сантиметров, используемые изделия должны иметь размер сечения 60х30 или 40х40 миллиметров и толщину стенок 2 –3 миллиметра.

Также для сооружения конструкции можно использовать пиломатериалы. Правда, деревянные фермы для навеса в последние годы устанавливают крайне редко, но они имеют преимущества, которые заключаются в простоте изготовления и доступной цене.

Опорные конструкции, для изготовления которых используется натуральная древесина, состоят из элементов, образующих жесткие треугольные системы. Рекомендуемая высота для деревянных ферм - не меньше 20% от длины пролета.

Как сделать расчеты фермы правильно

До того, как делать фермы для навеса собственноручно, нужно сделать соответствующие расчеты. При отсутствии опыта проведения таких вычислений, нужно проконсультироваться со специалистом в этой сфере. Если этого не сделать, цена допущенной ошибки может превысить стоимость услуг профессионала. Также можно воспользоваться специализированной компьютерной программой, имеющейся в интернете в свободном доступе.

При проведении расчетов, которые выполняются прежде, как сделать ферму для навеса, нужно выполнить ряд действий:

Выбрать тип конструкции, которая может быть одно- или двухскатной, арочной или прямой. В этом случае необходимо учитывать функциональность будущего навеса, личные пожелания и используемые для его сооружения материалы.
Затем определяют габариты постройки. При этом нужно помнить, что при увеличении высоты навеса, его несущая способность возрастает. В таком случае следует дополнительно установить несколько ребер жесткости, усиливающих прочность конструкции.
Если пролет превышает 35,9 метра, определяют изгиб погашения, который имеет обратную направленность от воздействий на возводимый объект.
Потом высчитывают размеры панелей фермы с учетом удаленности друг от друга элементов, выполняющих передачу нагрузок.
На заключительном этапе выясняют удаленность одного узла от другого. Как правило, этот параметр равен ширине панелей.

Можно воспользоваться расчетом готовых проектов. Для этого в них подставляют собственные значения.

Особенности расчета ферм для навеса из поликарбоната

Каркас для навеса из поликарбоната должен выдерживать большие нагрузки. Если данная конструкция является не пристройкой к зданию, а отдельным сооружением, то проведение расчетов будет более сложным, поэтому лучшим решением станет обращение за помощью к инженеру, имеющему опыт подобной работы.

Уличная кровля состоит из следующих основных элементов – лаг, столбиков, ферм и материала покрытия. Именно их и следует рассчитать. При обустройстве конструкции арочного типа без фермы для навеса из поликарбоната не обойтись. Лучшим материалом при этом будут профильные трубы.

При проведении расчета фермы большое значение имеет количество материала и размер уклона. Например, для навесной односкатной конструкции с минимальной величиной наклона ската применяют ферму неправильной формы. Чем больше радиус строения арки, тем меньше вероятность того, что снег задержится на поверхности поликарбонатного навеса. В этом случае у фермы будет высокая несущая способность.

Сварка перед болтовыми соединениями имеет ряд значительных преимуществ:

отсутствие утяжеления конструкции болтами;
устойчивость к деформациям;
продолжительный срок эксплуатации;
меньшая стоимость проведения работ;
равномерное распределение веса металла;
быстрое возведение фермы.

Единственным случаем, когда следует отдать предпочтение болтам – это применение оцинкованных труб, поскольку сварка разрушает слой цинка, в результате чего возможно появление коррозии.

Металлические фермы из профильной трубы – металлоконструкции, сборка которых производится посредством решетчатых металлических стержней. Их изготовление представляет собой достаточно сложный и трудоемкий процесс, но результат обычно оправдывает ожидания. Немаловажным достоинством можно назвать и экономичность полученной конструкции. В процессе производства зачастую применяют парный металл и косынки в качестве соединяющих металлических деталей. Дальнейший процесс сборки основан на клепке или сварке.

Преимущества металлоконструкций

Металлическая ферма имеет немало преимуществ. С их помощью можно с легкостью перекрыть пролет любой длины. Однако следует понимать, что правильный монтаж предполагает первичный грамотный расчет фермы из профильной трубы. В этом случае можно будет быть уверенным в качестве созданной металлической конструкции. Также стоит придерживаться намеченных планов, чертежа и разметки, чтобы изделие получилось в соответствии с требованиями.

На этом преимущества изделия не заканчиваются. Можно выделить и следующие достоинства:

Долговечность металлического изделия.
Незначительный вес при сравнении с другими аналогичными конструкциями.
Выносливость.
Устойчивость к повреждениям и негативным окружающим факторам.
Крепкие узлы, способствующие стойкости к любым типам нагрузок.
Возможность сэкономить финансы посредством самостоятельной сборки, так как готовое металлическое изделие стоит недешево.

Конструкционные особенности ферм

Ферма из профильной трубы имеет характерные особенности, о которых следует помнить заранее. В основе деления можно выделить определенные параметры. Главным значением считают количество поясов. Можно выделить следующие виды:

Второй важный параметр, без которого чертеж фермы создать не получится, это контуры и форма. В зависимости от последнего можно выделить прямые, двухскатные или односкатные, арочные фермы. По контуру также можно разделить металлические конструкции на несколько вариантов. Первый – это конструкции с параллельным поясом. Они считаются оптимальным решением для создания мягкой кровли. Металлическая опора предельно проста, а ее компоненты идентичны, по размерам решетка совпадает со стержнями, благодаря чему монтаж становится легкой работой.

Второй вариант – односкатные металлические конструкции. В их основе жесткие узлы, обеспечивающие стойкость к внешним нагрузкам. Создание такой конструкции отличается экономичностью материала и соответственно небольшими расходами. Третий вид – полигональные фермы. Их отличает длительный по времени и достаточно сложный монтаж, а преимуществом становится способность выдерживать большой вес. Четвертый вариант – треугольные фермы из профильной трубы. Они используются, если планируется создание металлической фермы с большим углом наклона, но минусом станет наличие отходов после сооружения.

Следующий важный параметр – угол наклона. В зависимости от него металлические фермы из профильных труб делятся на три основные группы. В первую группу попадают металлические конструкции с углом наклона в 22-30 градусов. При этом длина и высота изделия представлены соотношением 1:5. Среди достоинств такой металлоконструкции можно выделить незначительный вес. Чаще всего так создают металлические треугольные фермы.

При этом может понадобиться использование раскосов, монтируемых сверху вниз, если высота пролетов превышает 14 метров. В верхнем поясе будет расположена панель длиной 150-250 см. Как результат получится конструкция с двумя поясами и четным количеством панелей. При условии, что пролет более 20 метров, следует монтировать подстропильную металлоконструкцию, связывая ее опорными колоннами.

Ко второй группе относят фермы из квадратных труб или из профтруб и других разновидностей, если угол наклона составляет 15-22 градуса. Соотношение высоты и длины между собой достигает 1:7. Максимальная длина каркаса не должна превышать 20 метров. Если необходимо увеличить высоту, требуются дополнительные процедуры, к примеру, создается ломаный пояс.

К третьей группе относят металлоконструкции с углом наклона менее 15 градусов. В этих проектах применяют трапециевидную стропильную систему. Они имеют дополнительно короткие стойки. Это позволяет повысить противодействие продольному прогибу. Если монтируется односкатная крыша, угол наклона которой достигает 6-10 градусов, необходимо продумать ассиметричную форму. Деление пролета может варьироваться в зависимости от особенностей конструкции, и может достигать семи, восьми или девяти частей.

Отдельно выделяют ферму Полонсо, монтируемую своими руками. Она представлена двумя треугольными фермами, которые соединены затяжкой. Это позволяет исключить установки длинных раскосов, которые должны были бы располагаться в средних панелях. Как результат, вес конструкции будет оптимальным.

Как правильно рассчитать навес?

Расчет и изготовление ферм из профильной трубы должно быть основано на основных требованиях, которые прописаны в СНиП. При расчете важно составление и чертежа изделия, без которого последующий монтаж будет невозможен. Первоначально следует подготовить схему, где будут указаны основные зависимости между уклоном кровли и длиной конструкции в целом. В частности, следует учесть следующее:

Контура поясов опоры. Они помогут определить назначение металлоконструкции, угол наклона и тип кровли.
При подборе необходимо следовать принципу экономии, если требования не предполагают противоположного.
Расчет размеров производится с учетом нагрузок на конструкцию. Важно помнить о том, что углы стропил могут отличаться, но панель должна соответствовать им.
Последний расчет касается промежутка между узлами. Чаще всего его выбирают так, чтобы он соответствовал ширине панели.

Следует помнить о том, что увеличение высоты своими руками будет приводить к повышению несущей способности. В таком случае снежный покров не будет удерживаться на кровле. Чтобы дополнительно усилить металлоконструкцию, придется монтировать ребра жесткости. Чтобы определить габариты фермы, стоит руководствоваться такими данными:

конструкции шириной до 4,5 метров монтируют из деталей габаритам 40х20х2 мм;
изделия шириной 5,5 метров создаются из составляющих размером 40х40х2 мм;
если ширина конструкции будет превышать 5,5 метров, оптимально выбрать детали 40х40х3 мм или 60х30х2 мм.

Далее необходимо рассчитать шаг, для этого учитывают расстояние от одной до следующей опоры навеса. Зачастую оно стандартно и достигает 1,7 метров. Если нарушить это негласное правило, прочность конструкции может несколько нарушиться. После того, как все требуемые параметры рассчитаны, необходимо получить схему конструкции. Для этого используют программу, чтобы добиться требуемой прочности. Большинство программ имеют аналогичные названию процессу, который выполняют. Можно выбрать программу «Расчет фермы», «Расчет ферм 1.0» и другие похожие.

Обязательно учитывайте при расчете стоимость одной тонны металла в закупке, а также стоимость изготовление самой металлоконструкции, то есть расходы на сварку, обработку антикоррозийным составом и монтаж. Теперь осталось разобраться с тем, как сварить ферму из профильной трубы.

Чтобы сварка ферм была качественной, необходимо следовать ряду рекомендаций. Среди них выделяют следующие:

Чтобы конструкция получилась в соответствии с требованиями, важно придерживаться и определенного алгоритма работы. Первоначально выполняют разметку участка. Для этого монтируют вертикальные опоры и закладные детали. При необходимости металлические профильные трубы можно сразу разместить в ямах и забетонировать. Установку вертикальных опор выверяют отвесом, а, чтобы проконтролировать параллельность, натягивают шнур.

Применив профильную трубу для монтажа ферм, можно создавать конструкции, рассчитанные на высокие нагрузки. Легкие металлоконструкции подходят для возведения сооружений, обустройства каркасов под дымоходы, монтажа опор для кровли и козырьков. Вид и габариты ферм определяют в зависимости от специфики использования, будь то домашнее хозяйство или промышленная сфера. Важно грамотно выполнить расчет фермы из профильной трубы, иначе конструкция может не выдержать эксплуатационные нагрузки.

Навес из арочных ферм

Виды ферм

Металлические фермы из трубопроката отличаются трудоемкостью в монтаже, но они экономичнее и легче конструкций из сплошных балок. Профилированная труба, которую изготавливают из круглой путем горячей или холодной обработки, в поперечном разрезе имеет вид прямоугольника, квадрата, многогранника, овала, полуовала или плоскоовальную форму. Удобнее всего монтировать фермы из квадратных труб.

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

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

Конструктивные элементы металлической фермы

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

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

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

односкатной;
двухскатной;
прямой;
арочной.

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

Треугольная ферма для односкатной конструкции

Особенности конструкций

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

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

В строительстве можно использовать фермы с различным контуром :

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

Очертания поясов ферм

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

Основы расчета

Перед тем как рассчитать ферму, необходимо подобрать подходящую конфигурацию крыши, учитывая габариты сооружения, оптимальное количество и угол наклона скатов. Также следует определить, какой контур поясов подойдет для выбранного варианта крыши – при этом принимаются во внимание все эксплуатационные нагрузки на кровлю, включая осадки, ветровую нагрузку, вес людей, производящих работы по обустройству и обслуживанию навеса из профильной трубы или кровли, монтажу и ремонту оборудования на крыше.

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

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

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

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

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

Чертеж с размерами элементов

Рассчитываем ферму из стальной профильной трубы

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

Изготовление конструкции из профильной трубы

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

Арочные конструкции: пример расчета

Чтобы сварить ферму для навеса в виде арки, применяя профильную трубу, необходимо правильно рассчитать конструкцию. Рассмотрим принципы расчета на примере предполагаемого сооружения с пролетом между опорными конструкциями (L) 6 метров, шагом между арками 1,05 метра, высотой фермы 1,5 метра – такая арочная ферма выглядит эстетично и способна выдержать высокие нагрузки. Длина стрелы нижнего уровня арочной фермы при этом составляет 1,3 метра (f), а радиус окружности в нижнем поясе будет равен 4,1 метра (r). Величина угла между радиусами: а=105.9776°.

Схема с размерами арочного навеса

Для нижнего пояса длину профиля (mн) рассчитывают по формуле:

mн = π×R×α/180 , где:

mн – длина профиля из нижнего пояса;

π – постоянная величина (3,14);

R – радиус окружности;

α – угол между радиусами.

В результате получаем:

mн = 3,14×4,1×106/180 = 7,58 м

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

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

Профильная труба для монтажа ферм: требования к расчету

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

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

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

Навес для авто из трубопроката

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

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

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

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

Сварка элементов фермы

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

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

Металлические фермы из профильной трубы незаменимы при строительстве торговых павильонов, спортивных комплексов, складов, промышленных зданий.

В частном домовладении их можно использовать при возведении кровли или навеса.

Эти металлоизделия часто используются в индивидуальном строительстве, при этом мало кто из неспециалистов знает, как сделать расчет фермы из профильной трубы.

Назначение ферм

Ферма - это горизонтальный каркас строительного объекта, «скелет» перекрытия. Фермы делают из прямых металлических труб, соединяя их в узлах жестко или с помощью шарниров.

В итоге получается подвесная конструкция. Как правило, эта деталь кровли состоит из верхнего и нижнего поясов, соединенных раскосами и стойками.

Такими системами перекрывают большие пролеты. Они дешевле балок и помогают снизить себестоимость строительства. Так строят мосты, заводы, стадионы, торговые центры.

Металлические системы продаются в готовом виде. Для частника это крайне удобно, так как в этом случае все расчеты уже сделаны.

Купить готовую ферму - оптимальный вариант, так как от правильного расчета нагрузки на эту деталь зависит прочность всей кровли. Сделать самостоятельно расчеты и чертежи фермы сложно.

Чтобы ферма из профильной трубы прослужила долго, нужно знать, как правильно выбрать материал, уметь рассчитать нагрузку на каждую часть конструкции.

Кроме того, нужно знать, как сварить ферму - неправильно сваренная система может привести к обрушению всего сооружения. Приобретая готовые типовые фермы, вы будете избавлены от этих сложностей.

Рассмотрим такой вид ферм, как стропильная система. Такие конструкции нужны для обустройства кровли.

На стропила закрепляют все остальные слои кровельного пирога, поэтому они должна быть прочными и долговечными.

Лучше всего этим требованиям отвечают стропильные системы из профильной трубы, но в частном домовладении могут использоваться и деревянные стропила.

Конструкцию стропильной фермы выбирают, исходя из формы верхнего перекрытия дома, угла наклона крыши и длины пролета.

В зависимости от уклона кровли, используют строительные фермы следующих конструкций:

покатость 22 – 30º - используют треугольные фермы из профильной трубы с высотой, равной 1/5 длины пролета;
покатость 15 – 22º - подойдет система с высотой, равной 1/7 пролета;
покатость 6 – 15º - ставят трапециевидные системы с высотой 1/7 или 1/9 пролета.

Конструкции ферм из профильных труб по форме могут быть:

полукруглые;
двускатные;
односкатные;
плоские.

Для потолков со сложной геометрией с высоко поднятым над опорами центром используют фермы из профильной трубы, называемые «полонсо». Они представляют собой треугольник со стойками ломаной формы.

Расчет формы

Для расчетов потребуется калькулятор и два нормативных документа:

СНиП, П-23-81, стальные конструкции;
СНиП, 2.01.07-85, нагрузки и воздействия.

Зимой на кровле большой площади могут скопиться тонны снега. Конструкция должна удержать этот вес, ее задачей является распределение нагрузки по опорам и лагам.

Высота в середине пролета для фермы треугольного типа вычисляется по формуле Н=1/4×L, для ферм с параллельными, полигональными, трапециевидными поясами - по формуле Н=1/8×L. L - длина фермы.

Важно: металлические фермы для односкатной крыши с наклоном не более 10º должны быть асимметричными.

Для двускатной кровли обычно выбирают фермы с висячими стропилами. Угол уклона раскосов должен находиться в пределах 35 – 50º. От точности вычисления зависит надежность и долгий срок службы конструкции.

Совет: существуют онлайн-калькуляторы для расчета металлических ферм из профильной трубы, их можно найти на сайтах строительных организаций.

Произведя расчеты, делают чертеж фермы, подсчитывают сколько нужно приобрести материала, а именно – профильной трубы.

В индивидуальном строительстве для изготовления ферм вместо профильной трубы можно использовать облегченные металлические оцинкованные профили (ЛСТК).

Они удобны тем, что их можно скреплять специальными болтами. Но чаще стропильные системы изготавливают из стальных балок, соединяя их сваркой.

Профильные трубы - строительный металлический прокат, представляющий собой трубы с сечением некруглой формы. Наиболее распространены трубы из квадратного и прямоугольного профиля.

Профильные трубы изготавливают из углеродистой и легированной стали. Изделия отечественного производства имеют сечение от 1×1 см до 50×40 см и изготавливаются из металла толщиной от 0,1 до 2,2 см. Длина труб – от 6 до 18 метров.

Если длина фермы превышает 10 метров, то металлическими должны быть не только стропила, но и коньковые опоры с мауэрлатом.

К недостаткам стропил из профилированных труб относят дороговизну и значительный вес.

Изготовление стропильного изделия

При изготовлении системы из ЛСТК главные связки выполняют, прихватывая трубы двойными уголками.

К верхнему поясу перемычки и раскосы монтируют с помощью уголков с неравными сторонами, стыкуя их по короткой стороне.

Детали нижнего пояса тоже стыкуют уголками с неравными сторонами. Главные элементы соединяют с помощью накладных пластин.

Рассмотрим подробнее изготовление ферм из профильной трубы сварным методом.

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

Фермы лучше изготавливать из прямоугольных или квадратных труб, так как имеющиеся у них ребра обеспечат конструкции хорошую устойчивость.

Стропильную ферму нужно изготавливать только из стали, устойчивой к окислению и другим агрессивным атмосферным факторам.

Толщина металла и сечение трубы должны соответствовать параметрам, заложенным в проекте. Соблюдение этих условий обеспечит стропильной конструкции нужную несущую способность.

Каждый сварочный шов проверяют на качество, поскольку именно от него будет зависеть надежность будущей конструкции.

Когда сварка ферм из профильной трубы закончится, останется только обработать швы антикоррозийным составом и покрыть их краской.

Этапы сваривания кровельной системы из металлических профильных труб:

выравнивают верхний и нижний пояс;
вваривают между поясами перемычки;
на конструкцию из двух поясов и расположенных к ним под углом 90 о перемычек приваривают раскосы - отрезки трубы, срезанные под углом.

Первую ферму можно использовать как шаблон для изготовления остальных.

Совет: резать металлопрофиль под углом удобнее всего с помощью резочного станка. Такое устройство можно взять напрокат или сделать самостоятельно из болгарки.

При небольшом объеме работ, например, при изготовлении системы для навеса или ворот, резать металлопрофиль можно просто болгаркой.

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

Для подъема системы из профильных труб на высоту придется использовать подъемные механизмы: кран или лебедку. Стропы закрепляют в узлах верхнего пояса в 2 или 4 местах.

Для временного закрепления ставят парные расчалки под углом к горизонту не больше 45 о. Затем трубы приваривают к колоннам, предварительно проверив вертикальность системы.

Сваривание труб из металлопрофиля – еще одна актуальная тема. Для соединения металлопластиковых труб можно использовать ручную, дуговую и газовую сварку.

Так как профильные трубы делают из углеродистой и низколегированной стали (нержавейку используют редко), сваривать их можно по обычным технологиям.

Любые виды решетчатых конструкций, в том числе и кровельные фермы, изготавливают из стали толщиной не более 1 см. Длина соединений не должна превышать 40 см.

Сварные соединения фермы по-разному расположены в пространстве, поэтому сварку удобно выполнять полуавтоматом со шлангом, проволокой, заполненной флюсом, или проволокой с самозащитой.

В индивидуальном строительстве используют ручную сварку отдельными электродами. Автоматическое сваривание использовать не экономично.

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

Первым делом варят стыковочные швы, а затем угловые. Такой порядок позволяет избежать напряжения металла в узле.

Если швы расположены поблизости друг от друга, то перед выполнением второго шва нужно охладить металл для предупреждения пластических деформаций.

Узлы сваривают, начиная от середины. В начале накладывают швы большего сечения, затем меньшего. Каждый элемент системы прихватывают с двух сторон.

Длина соединения не должна быть меньше 3 см, катет соединения - не меньше 0,5 см. Прихваты и сварной шов должны быть выполнены из одного материала - это нужно для постоянства напряжения металла в шве.

Строительные технологии быстро развиваются. Еще недавно здания строили только из камня или дерева, сейчас же востребованы сооружения, которые можно возвести максимально быстро.

Это можно сделать, используя профилированные трубы из металла и современные материалы: поликарбонат, пластик, профилированный лист, плитные утеплители.

Без металлических ферм из профильной трубы строительство таких конструкций было бы невозможно.