Трикутна металева ферма із профільної труби. Розрахунок та виготовлення металевої ферми для навісу. Елементи та вузли

Металеві ферми є рідкістю за умов сучасного будівництва. Такі конструкції особливо потрібні при облаштуванні приміщень з великими розмірами або в разі необхідності отримати кроквяну систему з найвищим рівнем міцності та надійності. Крім того, метал має характеристики, що дозволяють оформляти конструкції з профільних труб для монтажу прольотів з довжиною понад десять метрів.


Перевага кроквяних ферм із труб

  • стабільно високі характеристики міцності, які дозволяють забезпечити максимально довгу експлуатацію всієї конструкції;
  • використання металевого профілю значно полегшує спорудження найскладніших конструкцій із мінімальними витратами часу та сил;
  • ферми із профільних труб відрізняються цілком доступною вартістю;
  • ферми з профілів мають незначну вагу;
  • конструкції, виготовлені з використанням профільних труб, відрізняються стійкістю до деформаційних змін і зазнають мінімальних післядій внаслідок механічних ударів або інших пошкоджень.

Крім того ферми, виконані на основі металевих профілів можна фарбувати, що дозволяє отримати дуже якісну та зовні естетичну конструкцію.

Галузь застосування

Основною сферою використання ферм є конструювання металевих каркасів для навісів та різних будівель. Крім того, за допомогою таких конструкцій виконується захист значних площ від сонця та атмосферних опадів. Широко використовуються металеві ферми в спорудженні мостів і як перекриття в сегменті промислового або приватного будівництва.

Локальне використання ферм із профільних труб спостерігається при облаштуванні об'єктів зв'язку, ліній електропостачання, автотранспортних шляхів. Їх експлуатують при зведенні спортивних та культурно-масових споруд.

Види профільних труб

Для вибору певного варіанту сталевої конструкції необхідно визначитися з видом профільної труби, які відрізняються розмірами, ГОСТами, конфігурацією і можуть мати

такі форми:

  • квадратна труба з однаковим співвідношенням розмірів усіх сторін;
  • прямокутна труба з різними розмірами сторін;
  • овальні труби, що відрізняються дорожнечею, що зумовлено трудомісткістю виготовлення.

Дуже важливо правильно розраховувати параметри профільних труб, з яких буде складатися конструкція ферми:

  • для невеликих споруд із шириною не більше 4, 5 метра оптимальні розміри становлять 4 x 2 x 0,2 сантиметри;
  • конструкції з шириною не більше 5,5 метрів облаштовуються трубами з розмірами 4 x 4 x 0,2 сантиметри;
  • для конструкцій, шириною понад п'ять метрів, допускається використання металопрофілю з параметрами 4 x 4 x 0,3 сантиметри або 6 x 3 x 0,2 сантиметри.

Залежно від типу виготовлення, профільні труби можуть бути представлені:

  • електрозвареними холоднодеформованими виробами;
  • електрозварювальними виробами;
  • гарячедеформованими виробами;
  • холоднодеформованими виробами;
  • безшовні виробів.

Різновиди конструкцій

На підставі форми металевої ферми розрізняються такі різновиди:

  • односхилий варіант ферми на основі профільних труб;
  • двосхилий варіант ферми;
  • прямий варіант;
  • арковий варіант.

Види конструкцій

Крім того, конструкції металевих ферм поділяються в залежності від контурів пояса:

конструкція з паралельним поясом. Особливості такого варіанта обумовлені легкістю монтажу завдяки значній кількості однотипних деталей, однаковій довжині стрижнів ґрат та пояса, наявності незначної кількості стиків, повної уніфікації конструкції та можливості використовувати під м'яке покрівельне покриття.

односхилий конструкція ферми. Характеризується пристроєм вузлів оптимальної жорсткості, відсутністю довгих стрижнів у серединній частині металопрофільної ферми та достатньою економічністю конструкції.

ферма полігональної конструкції. Такий складний варіант найчастіше використовується при зведенні будов зі значною вагою та сприяє забезпеченню економічного використання профілів.

трикутна конструкція ферми. Особливостями є простота виготовлення та можливість використовувати такий варіант для покрівель з великим ухилом. Слід враховувати складність пристрою більшості опорних вузлів та значну витрату металопрофілю.

Всі ферми на основі профільних труб можуть бути представлені спорудою з об'єднанням всіх елементів в одній площині або висить конструкцією, що включає верхній і нижній пояси.

Проектування та розрахунок

Найбільш важливим етапом зведення будь-якої конструкції є проектування та розрахунок, які повинні враховувати такі нюанси:

  • показник навантаження на конструкцію ферми;
  • величина конструкційного ухилу;
  • місце розташування перекриттів;
  • протяжність прольотів, що облаштовуються.

Слід враховувати, що на сьогоднішній день існує лише чотири конструкційні варіанти металевих ферм для облаштування двосхилих покрівель:

  • класичний варіант трикутника зі кроквяними розпорами;
  • трикутний варіант конструкції з лобовими врубками;
  • варіант п'ятикутних сегментів, оснащених додатковими ребрами підвищення жорсткості;
  • варіант багатокутного виконання, що використовується для прольотів довше 24 метрів, на які передбачається потенційно високий рівень зовнішніх навантажень.

Особливості та етапи розрахунків, на які слід звернути особливу увагу:

  • перед розрахунками необхідно виконати схему із зазначенням залежності довжини конструкції від величини покрівельного ухилу;
  • вибір схеми повинен поєднуватися з визначенням контуру поясів ферми, що виконується, що знаходиться в безпосередній залежності від функціональних особливостей конструкції, варіанту покрівельного матеріалу і кута покрівельного нахилу;
  • вибір параметрів довжини та висоти ферми, а при довжині понад 36 метрів потрібно зробити розрахунок будівельного підйому;
  • визначення розмірів панелей залежно від величини навантаження та розрахунок міжвузелових відстаней.

Елементи та вузли

Основні конструкційні елементи ферм із труб можуть бути представлені верхнім та нижнім поясами, а також розкосами та стійками. Пояси в таких фермах утворюють контури, а наявність розкосів та стійок необхідне для облаштування ґрат. Вузлові з'єднання всіх елементів конструкції базуються на безпосередньому примиканні елементів один до одного або на основі використання спеціальних вузлових фасонок.

Всі елементи металевих ферм необхідно центрувати по осьовому напрямку від центру тяжіння, що дозволяє знизити вузлові моменти та забезпечити роботу стрижнів на основні осьові зусилля.

Ферми із профільної труби

Кут ухилу дозволяє виділити кілька типів металопрофільних ферм:

Кут покрівельного ухилу від 22 до 30 градусів.

Зведення при вугіллі нахилу даху 22-30 градусів

Висота ферми розраховується у вигляді розподілу довжини прольоту п'ять. Основною перевагою є досить невелика вага конструкції.

Якщо величина довжини прольоту більше чотирнадцяти метрів, то перевагу слід віддати конструкції з розташуванням у напрямку зверху донизу. Верхня частина облаштовується панеллю з параметрами довжини від 1,5 до 2,5 метра, а сама конструкція повинна мати два пояси та парну кількість панелей.

Виготовлення промислових металопрофільних ферм з довжиною понад двадцять метрів передбачає монтаж металевих споруд підкроквяного типу, які будуть пов'язувати опорні колони.

Як правило, стандартні конструкції складаються з кількох трикутних ферм, які з'єднуються затяжкою. Такий варіант не дозволяє утворитися довгим розкосам у середній частині конструкції, та сприяє полегшенню загальної ваги конструкції. Закріплення стелі такий фермі відбувається фіксацією затяжки на верхньому вузлі пояса.

Кут покрівельного ухилу від 15 до 22 градусів.

За такого ухилу для розрахунку висоти конструкції довжину прольоту необхідно розділити на сім. Слід враховувати, що показник довжини такої металопрофільної ферми не повинен перевищувати 20 метрів. Якщо довжина значніша, потрібно використовувати затяжки, а нижній пояс виготовити на основі ламаного варіанту.

Мінімальний покрівельний ухил, що не перевищує 15 градусів.

Оптимальним варіантом є пристрій у формі трапеції. Для розрахунку висоти потрібно розділити довжину прольоту на показник, який в залежності від величини ухилу може варіюватися в межах 7 - 9. При установці ферми не на стелю, у вигляді розкосів допускається використання трикутної ґрат.

Виготовлення та зварювання

Весь процес виготовлення базується на виконанні дій у певній послідовності та дотриманні кількох правил, які дозволяють зібрати надійну та якісну металопрофільну конструкцію:

  • для складання та скріплення всіх елементів конструкції необхідно користуватися прихватками або спареними куточками;
  • конструювання верхнього пояса ферми має на увазі використання двох таврових різнобічних куточків, які стикуються меншими сторонами;
  • для з'єднання нижнього пояса конструкції слід використовувати куточки з рівними сторонами;
  • велика і довга ферма з'єднується за допомогою накладних пластин, а щоб отримати рівномірний розподіл навантаження слід використовувати парні швелери;
  • при монтажі розкосів потрібно витримувати кут сорок п'ять градусів, а установка стійок виконується під кутом в дев'яносто градусів;
  • розкоси та стійки кріпляться за допомогою таврових або хрестоподібних куточків з рівними сторонами;
  • при виготовленні цільнозварних конструкцій доцільно використовувати таври;
  • зібравши конструкцію за допомогою прихваток, можна виконувати зварювальні роботи ручного або автоматичного типу з подальшим зачисткою всіх швів.

На завершальному етапі необхідно обробити всю конструкцію якісним антикорозійним складом та фарбою.

Підбиваємо підсумки

Якісні та грамотно виконані металеві ферми повинні відповідати всім нормам безпеки та зводитися відповідно до встановлених державних стандартів.

Чим вище ферма, що зводиться, тим більше її несуча здатність, що необхідно враховувати при проектуванні та виконанні вузлів з'єднань.

Профільні труби є недорогими, легкими, економічними та міцними елементами та відносяться до категорії ідеальних варіантів для виготовлення об'ємних кроквяних ферм.

Застосувавши профільну трубу для монтажу ферм можна створювати конструкції, розраховані на високі навантаження. Легкі металоконструкції підходять для будівництва споруд, облаштування каркасів під димарі, монтажу опор для покрівлі та козирків. Вигляд та габарити ферм визначають залежно від специфіки використання, чи то домашнє господарство, чи промислова сфера. Важливо грамотно виконати розрахунок ферми з профільної труби, інакше конструкція може витримати експлуатаційні навантаження.

Навіс із аркових ферм

Види ферм

Металеві ферми з трубопрокату відрізняються трудомісткістю в монтажі, але вони економічніші і легші за конструкції з суцільних балок. Профільована труба, яку виготовляють з круглою шляхом гарячої або холодної обробки, у поперечному розрізі має вигляд прямокутника, квадрата, багатогранника, овалу, півовала або плоскоовальної форми. Найзручніше монтувати ферми з квадратних труб.

Ферма – це металоконструкція, до складу якої входить верхній та нижній пояс, а також грати між ними. До елементів решітки відносяться:

  • стійка - розташовується перпендикулярно до осі;
  • розкіс (підкіс) - встановлюється під нахилом до осі;
  • шпренгель (допоміжний підкіс).

Конструктивні елементи металевої ферми

Ферми призначені для перекриття прольотів. За рахунок ребер жорсткості вони не деформуються навіть за використання довгих конструкцій на спорудах з великими прольотами.

Виготовлення металевих ферм провадиться на землі або у виробничих умовах. Елементи із профільних труб зазвичай скріплюються між собою за допомогою зварювального апарату або клепок, можуть використовуватися косинки, парні матеріали. Щоб змонтувати каркас навісу, козирка, даху капітальної споруди, готові ферми піднімають та кріплять до верхньої обв'язки згідно з розміткою.

Для перекриття прольотів застосовуються різні варіанти ферм із металу. Конструкція може бути:

  • односхилий;
  • двосхилий;
  • прямий;
  • арочної.

Трикутні ферми, виготовлені з профільної труби, використовуються як крокви, у тому числі для монтажу простого односхилих навісів. Металоконструкції у вигляді арок користуються популярністю завдяки естетичності зовнішнього вигляду. Але арочні конструкції вимагають максимально точних розрахунків, оскільки навантаження на профіль має розподілятися рівномірно.


Трикутна ферма для односхилий конструкції

Особливості конструкцій

Вибір конструкції ферм навісів із профільної труби, козирків, кроквяних систем під покрівлею залежить від розрахункових експлуатаційних навантажень. За кількістю поясів різняться:

  • опори, складові якої формують одну площину;
  • підвісні конструкції, до складу яких входить верхній та нижній пояс.

У будівництві можна використовувати ферми з різним контуром:

  • з паралельним поясом (найпростіший та економічний варіант, збирається з ідентичних елементів);
  • односхилі трикутні (кожний опорний вузол характеризується підвищеною жорсткістю, за рахунок чого конструкція витримує серйозні зовнішні навантаження, матеріаломісткість ферм невелика);
  • полігональні (витримують навантаження від важкого настилу, але складні у монтажі);
  • трапецеїдальні (схожі за характеристиками з полігональними фермами, але цей варіант більш простий за конструкцією);
  • двосхили трикутні (застосовуються для влаштування даху з крутими скатами, характеризуються великою матеріаломісткістю, при монтажі багато відходів);
  • сегментні (підходять для споруд із світлопрозорою покрівлею з полікарбонату, монтаж ускладнений через необхідність виготовляти дугоподібні елементи з ідеальною геометрією для рівномірного розподілу навантажень).

Обриси поясів ферм

Відповідно до величини кута нахилу типові ферми поділяють на такі види:


Основи розрахунку

Перед тим як розрахувати ферму, необхідно підібрати відповідну конфігурацію даху, враховуючи габарити споруди, оптимальну кількість та кут нахилу скатів. Також слід визначити, який контур поясів підійде для обраного варіанта даху – при цьому беруться до уваги всі експлуатаційні навантаження на покрівлю, включаючи опади, вітрове навантаження, вага людей, які проводять роботи з облаштування та обслуговування навісу з профільної труби або покрівлі, монтажу та ремонту обладнання на даху.

Щоб розрахувати ферму з профільної труби, необхідно визначити довжину і висоту металоконструкції. Довжина відповідає відстані, яку має перекривати конструкція, при цьому висота залежить від запроектованого кута нахилу схилу та вибраного контуру металоконструкції.

Розрахунок навісу зводиться до того що, щоб визначити оптимальні проміжки між вузлами ферми. Для цього потрібно розрахувати навантаження на металоконструкцію, розрахувати профільну трубу.

Неправильно розраховані каркаси покрівлі загрожують життю та здоров'ю людей, оскільки тонкі або недостатньо жорсткі металоконструкції можуть не витримати навантажень і зруйнуватися. Тому рекомендується довірити розрахунок металевої ферми професіоналам, знайомим зі спеціалізованими програмами.

Якщо прийнято рішення виконати обчислення самостійно, необхідно скористатись довідковими даними, у тому числі про опір труби на вигин, керуватися БНіП. Правильно розрахувати конструкцію без відповідних знань складно, тому рекомендується знайти приклад розрахунку типової ферми потрібної конфігурації та підставити формулу необхідні значення .

На етапі проектування складається креслення ферми із профільної труби. Підготовлені креслення із зазначенням розмірів всіх елементів спростять та прискорять виготовлення металоконструкцій.


Креслення з розмірами елементів

Розраховуємо ферму зі сталевої профільної труби

  1. Визначається розмір прольоту будівлі, який потрібно перекрити, вибирається форма даху та оптимальний кут нахилу схилу (або схилів).
  2. Підбираються відповідні контури поясів металоконструкції з урахуванням призначення споруди, форми та розмірів даху, кута нахилу, передбачуваних навантажень.
  3. Розрахувавши приблизні габарити ферми, слід визначити, чи можна виготовити металоконструкції в заводських умовах і доставити їх на об'єкт автотранспортом, чи зварювання ферм із профільної труби буде виконане безпосередньо на будмайданчику через велику довжину та висоту конструкцій.
  4. Далі потрібно розрахувати габарити панелей, ґрунтуючись на показниках навантажень під час експлуатації покрівлі – постійних та періодичних.
  5. Щоб визначити оптимальну висоту конструкції всередині прольоту (Н), використовують наступні формули, де L – довжина ферми:
    • для паралельних, полігональних та трапецеїдальних поясів: Н=1/8×L, при цьому ухил верхнього пояса повідомлений становитиме приблизно 1/8×L або 1/12×L;
    • для металоконструкцій трикутної форми: Н=1/4×L чи Н=1/5×L.
  6. Кут установки розкосів решітки становить від 35 ° до 50 °, рекомендоване значення 45 °.
  7. На наступному етапі слід визначити відстань між вузлами (зазвичай вона відповідає ширині панелі). Якщо довжина прольоту перевищує 36 метрів, потрібно обчислення будівельного підйому – вигину, що погашається назад, який впливає на металоконструкцію при навантаженнях.
  8. На підставі вимірювань та обчислень готується схема, згідно з якою вестиметься виготовлення ферм із профільної труби.

Виготовлення конструкції із профільної труби
Щоб забезпечити необхідну точність розрахунків, використовуйте будівельний калькулятор – відповідну спеціальну програму. Так ви зможете зіставити свої та програмні розрахунки для того, щоб не допустити великої невідповідності у розмірах!

Арочні конструкції: приклад розрахунку

Щоб зварити ферму для навісу як арки, застосовуючи профільну трубу, необхідно правильно розрахувати конструкцію. Розглянемо принципи розрахунку на прикладі передбачуваної споруди з прольотом між опорними конструкціями (L) 6 метрів, кроком між арками 1,05 метра, висотою ферми 1,5 метра – така аркова ферма виглядає естетично та здатна витримати високі навантаження. Довжина стріли нижнього рівня арочної ферми при цьому становить 1,3 метра (f), а радіус кола в нижньому поясі дорівнюватиме 4,1 метра (r). Розмір кута між радіусами: а=105.9776°.


Схема з розмірами арочного навісу

Для нижнього пояса довжину профілю (mн) розраховують за такою формулою:

mн = π×R×α/180, де:

mн - Довжина профілю з нижнього пояса;

π – стала величина (3,14);

R – радіус кола;

α – кут між радіусами.

В результаті отримуємо:

mн = 3,14 4,1 106/180 = 7,58 м

Вузли конструкції розташовують у ділянках нижнього пояса з кроком 55,1 см – допускається округлити значення до 55 см, щоб спростити складання конструкції, але збільшувати параметр не слід. Відстань між крайніми ділянками потрібно розрахувати індивідуально.

Якщо довжина прольоту становить менше 6 метрів, замість зварювання складних металоконструкцій можна скористатися одинарною або подвійною балкою, виконавши згинання металевого елемента під вибраним радіусом. В цьому випадку розрахунок аркових ферм не потрібний, але важливо правильно підібрати переріз матеріалу, щоб конструкція витримувала навантаження.

Профільна труба для монтажу ферм: вимоги до розрахунку

Щоб готові конструкції перекриттів, насамперед великогабаритні, витримували перевірку на міцність протягом усього терміну експлуатації, трубопрокат для виготовлення ферм підбирається на підставі:

  • СНиП 07-85 (взаємодія снігового навантаження та ваги елементів конструкцій);
  • СНиП П-23-81 (про принципи роботи зі сталевими профільованими трубами);
  • ГОСТ 30245 (відповідність перерізу профільних труб та товщини стінок).

Дані із зазначених джерел дозволять ознайомитися з видами профільних труб та вибрати оптимальний варіант з урахуванням конфігурації перерізу та товщини стінок елементів, конструктивних особливостей ферми.


Навіс для авто з трубопрокату

Ферми рекомендується виготовляти із трубопрокату високої якості, для арочних конструкцій бажано вибрати леговану сталь. Щоб металоконструкції були стійкі до корозії, метал повинен включати великий відсоток вуглецю. Металоконструкції з легованої сталі не потребують додаткового захисного фарбування.

Знаючи, як зробити ґратчасту ферму, можна змонтувати надійний каркас під світлопрозорий навіс або покрівлю. При цьому важливо враховувати низку нюансів.

  • Найміцніші конструкції монтуються з металопрофілю із перетином у вигляді квадрата або прямокутника за рахунок наявності двох ребер жорсткості.
  • Основні компоненти металоконструкції кріпляться між собою з використанням спарених куточків та прихваток.
  • При стикуванні деталей каркаса у верхньому поясі потрібно використовувати двотаврові різносторонні куточки, при цьому слід з'єднувати щонайменше.
  • Сполучення частин нижнього пояса кріплять із встановленням рівносторонніх куточків.
  • Стикуючи основні частини металоконструкцій великої довжини застосовують накладні пластини.

Важливо уявляти, як зварити ферму з профільної труби, якщо металоконструкцію потрібно зібрати безпосередньо на будівельному майданчику. Якщо немає навичок ведення зварювальних робіт, рекомендується запросити зварювальника з професійним обладнанням.


Зварювання елементів ферми

Стійки металоконструкції монтують під прямим кутом, розкоси – під нахилом 45°. На першому етапі нарізаємо з профільної труби елементи відповідно до розмірів, вказаних на кресленні. Збираємо на землі основну конструкцію, перевіряємо її геометрію. Потім варимо зібраний каркас, використовуючи куточки та накладні пластини, де вони потрібні.

Обов'язково перевіряємо міцність кожного зварного шва. Від їх якості та точності розташування елементів залежить міцність та надійність зварених металоконструкцій, їхня несуча здатність. Готові ферми піднімають нагору і кріплять до обв'язки, дотримуючись кроку установки згідно проекту.

У сучасному будівництві все частіше використовує металеві ферми із профільної труби. Ці конструкції дуже часто використовуються при створенні габаритних приміщень, на масштабних будівлях, вони незамінні при зведенні кроквяних систем, що володіють високим ступенем надійності, а також при створенні конструкцій для монтажу прольотів не менше 10м завдовжки

Переваги

Отже, розглянемо базові переваги використання металевих профільних труб при створенні кроквяних ферм:

  • конструкція має високоміцні характеристики;
  • витривалість, підвищені експлуатаційні властивості;
  • металевий профіль робить систему легшою в цілому, а також дозволяє економити час та фізичні ресурси;
  • прийнятна вартість;
  • деформаційна стійкість (незначні деформації внаслідок механічних пошкоджень та при дії інших несприятливих факторів);
  • придатність для фарбування для отримання бажаного естетичного ефекту.

Сфера використання

Насамперед профільні труби використовуються при створенні каркасів із металевого профілю, для створення навісів та зведення різних будівель. За допомогою таких громіздких конструкцій можна захистити величезну площу від сонячної дії, снігу та дощу. При спорудженні мостів ферми з масивної профільної труби виконують ключову роль, а також дуже затребувані як надійні перекриття, що використовуються як у будівництві виробничого масштабу, так і в індивідуальному будівництві.

Широке застосування металоконструкції набули у створенні таких важливих об'єктів, як автотранспортні дороги, об'єкти електропостачання, спортивні споруди та будівлі культурного призначення тощо.

Різновиди профільних труб

Цілком очевидно, що для різноманітних будівельних конструкцій необхідно підбирати найбільш підходящі види профільних труб. Швидко зорієнтуватися в сучасному асортименті труб можна на сайтах компаній, що пропонують металопрокат, наприклад: http://www.rostov.spk.ru/sic/shop/_t_/g=metalloprokat/s=trubnyy-prokat/p=truba_profilnaya/ Вони будуть відрізнятися не тільки формою профілю та розмірами, а й вимогами, що пред'являють до них ті чи інші ГОСТи.

Профільні труби бувають:

  • квадратні – мають рівні боки;
  • прямокутні - мають різні співвідношення сторін;
  • овальні - найскладніші у виготовленні і тому найдорожчі.

Вкрай важливо грамотно підібрати параметри того виду металевої труби, яка використовуватиметься у конструкції ферми.

Наприклад, якщо споруда має невеликі розміри (не більше 4,5 м завширшки), то оптимальні параметри сталевої труби для нього становитимуть 4x2см із товщиною профілю - 2-2,5мм.

Якщо споруда трохи більша (не більше 5,5 м завширшки), варто збільшити переріз труби 4x4x0,2см.

При будівництві більших споруд (більше 5м завширшки), знадобиться профіль більшого перерізу - від 4x4x0,3 см або 6x3x0,2 см.

За способом виготовленнятруб металопрокат ділиться на такі види:

  • електрозварювальні;
  • електрозварні холодної деформації;
  • гарячекатані;
  • холоднокатані.

Різновиди кроквяних металевих ферм

За формою конструкції, ферми з металопрофілю можна поділити на:

  • прямі;
  • арочні;
  • односхилі;
  • двосхилі;

Особняком серед численних видів кроквяних систем стоїть ферма з металевого профілю зпаралельними поясами. Такі ферми найпростіші у виготовленні та монтажі, тому що збираються з однотипних деталей. Стиків у такій системі небагато, вона має уніфіковані властивості та нерідко використовується як основа для м'якої покрівлі.

Чим відрізняється односхилий ферма? Насамперед тим, що в ній використовуються вузли оптимальної жорсткості, довгі стрижні в центральній частині кроквяної конструкції відсутні, таким чином роблячи її найбільш економічним варіантом.

Для важких будівель використовується ускладнений варіант - ферма полігональної конструкції. В даному випадку профіль використовується дуже економно, при цьому сама конструкція відрізняється міцністю та надійністю.

При зведенні металевої ферми трикутної форми профіль, навпаки, витрачається в підвищеному обсязі. Однак, ця конструкція досить проста у виготовленні і придатна для створення покрівель з великим ухилом. Опорні вузли такої конструкції мають підвищену складність.

Всі перелічені види металевих ферм можуть успішно поєднуватися в одній споруді, наприклад, як висяча конструкція з наявністю верхнього і нижнього поясів.

Розрахунок та проектування

Одним з найважливіших етапів при створенні тієї чи іншої конструкції є проектування та розрахунок. На цьому етапі враховуються всі деталі, які надалі дозволять конструкції залишатися міцною та витривалою протягом тривалого часу. Тут важливо не прорахуватися і не припуститися помилки при розрахунку наступних показників:

  1. величина навантаження на конструкцію ферми;
  2. кут ухилу конструкції;
  3. розташування перекриттів;
  4. довжина прольотів.

На підставі вищеперелічених умов проектування, створюється грамотний і життєздатний проект конструкції, покликаний відповідати всім вимогам, що висуваються до нього. Головним елементом проекту є робоче креслення сталевої ферми, а також специфікація елементів для неї.

Якщо у проекті у вас передбачена двосхилий покрівля, то для неї існує лише чотири варіанти ферм:

  • стандартний варіант (трикутник зі кроквяними розпорами);
  • трикутник, що має лобові врубки;
  • конструкція із п'ятикутних сегментів, підвищена жорсткість якої забезпечується додатковими ребрами;
  • багатокутна конструкція для прольотів завдовжки понад 24 м, призначені для підвищених навантажень.

Таким чином, щоб правильно розрахувати та спроектувати ту чи іншу конструкцію, необхідно для початку зобразити її схематично, з точним вказівкою величини ухилу покрівлі та протяжності самої конструкції. Ці показники перебувають у чіткому взаємозв'язку. Вже цьому етапі потрібно визначитися з контуром поясів ферми, цей параметр також тісно пов'язані з функціональними особливостями металевої ферми.

При визначенні кута нахилу покрівлі не забудьте вибрати матеріал покриття. Також необхідно врахувати висоту та довжину конструкції, розрахувати будівельний підйом (при довжині понад 36 м); визначити оптимальні параметри панелей відповідно до величини навантаження та розрахувати відстані між вузлами.

Основні елементи ферм

Складовими металоконструкцій із профільних труб є:

  • стійки;
  • розкоси;
  • пояси (верхній, нижній).

Стійки та розкоси – це невід'ємні елементи для створення ґрат, а пояси відповідають за контури конструкції.

Вузли з'єднань елементів конструкції утворюються або їх примикання один до одного або створюються з використанням фасонок.

Конструкція металевої ферми

При створенні будь-якої металевої ферми слід пам'ятати, що центрування завжди виробляють з урахуванням осьового спрямування від центру важкості. У такому разі досягається зниження навантаження на вузлові з'єднання, а також такий підхід дозволяє стрижням працювати на основні осьові зусилля. Виконувати креслення ферм із профільних труб дещо простіше з огляду на те, що їх осі інерції розташовані строго по центру перерізу.

Кут покрівельного ухилу 22-30 °.У разі важливо правильно розрахувати висоту конструкції. Довжина прольоту ферми ділиться на 5. Цей вид конструкції має невелику вагу, легкість – її основна перевага.

Якщо на вашій схемі довжина прольоту складає більше 14м, то оптимальним варіантом металевої ферми буде конструкція, розташування розкосів у якій йде зверху вниз. При цьому у верхній частині укладається панель довжиною 1,5-2,5 метра, загальна кількість панелей обов'язково має бути парною, а конструкція буде двопоясною.

Нерідко в промислових та складських будівлях використовуються кроквяні ферми з довжиною від 20м. Такі конструкції вимагають створення споруд підкроквяного типу, пов'язаних між собою опорними колонами.

Найбільш поширеними і легко зводяться конструкції, що складаються з декількох трикутних ферм, з'єднаних між собою затяжкою. Цей варіант покликаний полегшувати загальну вагу громіздкої конструкції та уникати утворення довгих розкосів у центральній її частині. Стеля подібної ферми фіксується затягуванням на верхньому вузлі пояса.

Кут покрівельного ухилу 15-22 °.Висота конструкції розраховується інакше. Довжина прольоту ділиться на 7, при цьому довжина ферми не повинна перевищувати 20 м. В іншому випадку знадобляться затягування, а нижній пояс виконується за допомогою ламаної форми.

Кут покрівельного ухилу менше 15 °.Це мінімальна величина ухилу і найбільш підходящою формою для такого ухилу буде трапецеподібна ферма. Щоб розрахувати її висоту, довжину прольоту поділяємо на 7-9 (залежно від величини ухилу).

Якщо ферма встановлюється у вигляді розкосів, то можна використовувати трикутну решітку.

Виготовлення

Щоб конструкція в результаті відрізнялася міцністю, високою якістю експлуатаційних властивостей, важливо робити її виготовлення з дотриманням чіткої послідовності необхідних дій.

Ось базові правила, яких необхідно дотримуватись для досягнення оптимального результату:

  1. Складання та скріплення елементів ферми проводиться за допомогою прихваток або спарених куточків;
  2. У створенні верхнього пояса беруть участь два різнобічні таврові куточки, що стикуються між собою найменшими сторонами;
  3. Під час створення нижнього пояса використовуються лише рівносторонні куточки.
  4. Якщо ферма дуже велика і має значну довжину, то її елементи з'єднуються за допомогою спеціальних накладних пластин, а також парних швелерів для того, щоб навантаження на конструкцію розподілялося рівномірно.
  5. Монтаж розкосів потрібно виконувати при дотриманні кута близького до 45°, стійок - строго 90°. І ті, й інші кріпляться за допомогою хрестоподібних рівносторонніх куточків (або таврових куточків).
  6. Таври найбільше підходять при виготовленні цільносварних систем.

Тільки після завершення складання конструкції за допомогою прихваток можна виконувати зварювання (ручне або автоматичне), після якого необхідно зачистити всі шви. У висновку конструкція повністю підлягає обробці спеціальним антикорозійним складом та фарбуванням.

Якщо при зведенні металевої ферми було враховано всі вищеописані правила, то велика ймовірність того, що вона відповідатиме всім вимогам державних стандартів та норм безпеки.

Несуча здатність ферми безпосередньо залежить від її висоти, і це важливо пам'ятати при створенні проекту та виконанні креслень вузлових з'єднань. Труби з металопрофілю - найбільш легкий, економічний і найменш витратний варіант створення конструкцій, що мають високу міцність, тому саме вони стали оптимальним засобом для створення кроквяних систем великих і малих розмірів.

Рано чи пізно у власників приватного будинку виникає необхідність звести на ділянці навіс для машини або літнього відпочинку, альтанку, невелике загородку з дахом для домашніх тварин, навіс над стібкою. Щоб покрівля над такою спорудою була надійно закріплена, необхідно правильно спроектувати та змонтувати металеві несучі конструкції.

Ми вітаємо нашого шановного читача і пропонуємо йому статтю про те, що таке ферми з профільної труби, як їх правильно розрахувати та змонтувати.

Ферма – це конструкція з прямолінійних елементів, з'єднаних між собою у вузлах у міцну систему незмінної геометричної форми. Найчастіше зустрічаються плоскі конструкції, але великих навантажених конструкціях застосовують об'ємні (просторові) ферми. Практично у приватних будинках ферми виконують із дерева та металу. З дерева виготовляють невеликі конструкції крокв, навісів, альтанок. Натомість міцний та високотехнологічний метал – практично ідеальний матеріал для несучих металоконструкцій.

Для виготовлення складних конструкцій застосовують прокат суцільного перерізу та труби. Профільні труби (квадрат, прямокутник) мають велику стійкість до зминання та вигину, невеликі конструкції для будинку монтують без застосування зварювання, тому для садибних будівель найчастіше використовують саме профільну трубу.

Конструкційні особливості ферм

Складові елементи конструкції ферми:

  • Пояс.
  • Стійка – вертикальний елемент, що з'єднує верхній та нижній пояс.
  • Розкіс (підкіс).
  • Шпренгель – опорний розкіс.
  • Фасонки, накладки, косинки, заклепки, болти - всілякі допоміжні та кріпильні матеріали.

Висоту ферми вважають від найнижчої точки нижнього пояса до верхньої точки. Проліт – відстань між опорами. Підйом – відношення висоти ферми до прольоту. Панеллю називають відстань між вузлами пояса.

Види ферм із профтруби

Ферми поділяються за контуром поясів. Бувають двопоясні та трипоясні різновиди. У невеликих спорудах застосовуються простіші двопоясні ферми. Кожен різновид має певний ухил та висоту залежно від довжини прольоту та форми ферми.

Типи ферм за обрисами поясів: балки з паралельними поясами (прямокутні), трикутні (двосхили та односхилі), трапецієподібні (двусхатні та односхили), сегментні (параболічні), полігональні (багатокутні), консольні; з ламаним піднятим або увігнутим нижнім поясом та різноманітною формою верхнього пояса; арочні з горизонтальним та арковим нижнім поясом; складні комбіновані форми.

Ферми також розрізняють за типами ґрат – див. малюнку. У приватних спорудах найчастіше зустрічаються грати трикутного і розкісного типу - простіші і менш металомісткі. Трикутні грати зазвичай застосовуються у прямокутних та трапецеїдальних конструкціях, розкісні – у трикутних.

Перш ніж зводити будь-яку конструкцію, слід визначитися із вибором матеріалу. При покупці металевого профілю або труб слід уважно оглянути заготовки – чи немає тріщин, раковин, напливів, нестиковок по шву, великої кількості пом'ятих та погнутих заготовок. При покупці оцинкованих матеріалів – бажано переконатися як покриття – чи немає відшарувань та напливів.

При покупці необхідно вимагати копію сертифіката та чек. Обов'язково потрібно переконатися у відповідності до товщини стінки труби заявленої в документах. Труби в гаражі на коліні не зробиш, і підробок не буває, але на погану якість матеріалу можна натрапити, тому купувати краще у досить великих магазинах.

Який матеріал вибрати для каркасу

Найчастіше для каркасу садибних будівель або покрівлі будинку вибирають сталь. Для дуже невеликих конструкцій іноді використовують алюмінієві і зазвичай у покупних виробах (тентах, гойдалках). Для зведення металоконструкцій можна використовувати труби порожнього перерізу та профілю суцільного перерізу (коло, смугу, квадрат, швелер, двотавр).

Величезною перевагою прямокутних і квадратних труб у порівнянні з профілем тієї ж ваги є висока стійкість до зминання та інших деформацій. Тому суцільні профілі можна замінити набагато легшими профтрубами – це дуже значно полегшує (в 2 рази і більше) і здешевлює конструкцію трубчастого типу.

Розміри перерізу труб вибирають залежно від довжини прольоту та відстані між опорами та фермами. У приватних садибах навіси та інші конструкції не дуже великі, і можна скористатися порадами спеціалістів або знайти готові креслення в інтернеті.


На відстані між опорами до 2 м для невеликих навісів з прольотами довжиною до 4 м підійдуть профілю 40×20х2 мм, при прольотах до 5 м – 40×40х3, 60×30х3 мм; прольотах довші за 5 м – 60×40х3, 60×60х3 мм. Якщо планується автомобільний навіс на дві машини шириною 8-10 м, профіль потрібно від 60×60 до 100×100 з товщиною стінки 3-4 мм. Розміри профілю залежить від відстані між фермами.

Профтруби надходять у продаж відрізками довжиною 6 і 12 м. При довжині 12 м метал витрачається більш економно, але для транспортування таких труб потрібен довгомір. Перед покупкою матеріалів слід продумати, як ви відрізатимете заготовки і скільки їх розміститься в трубі довжиною 6 м або 12 м, і підрахувати, скільки відрізків профтруби Вам знадобиться.

Орієнтуватися на номінальну вагу не можна – вага 1 м.п. у конкретній партії відрізнятиметься від номінального, і швидше за все у бік збільшення (виготовляти вироби з більш товстою стінкою вигідніше продавцям – ціна йде за тонну). При покупці за вагою матеріал доведеться докуповувати та довозити – а це зайві витрати.

Переваги та недоліки різних металів

Практично для конструкційних профільних труб використовуються сталі наступних видів: вуглецеві звичайної якості та якісні, конструкційні, леговані. Труби бувають із захисним цинковим покриттям. Використовують і алюміній – але рідко для невеликих, частіше сезонних конструкцій. Алюмінієві профілі застосовують для невеликих конструкцій.

Традиційно для невеликих конструкцій у приватній садибі для будівництва сталевих конструкцій з фермами застосовують вуглецеву сталь Ст3сп, Ст3пс, іноді оцинковану. Така сталь має достатню міцність для забезпечення надійності конструкції, різниці корозійної стійкості у всіх трьох типів сталей практично немає.

Якщо на конструкції потраплятимуть опади, рано чи пізно проржавіють і вироби з конструкційних та вироби з легованих сталей. Невелика кількість легуючих елементів від корозії не захищають (для конструкцій можна застосовувати низьколеговані сталі типу 30ХГСА, 30ХГСН, 38ХА – у вміст легуючих елементів у них 2-4%, і на корозійну стійкість ця кількість не впливає).


За міцністю конструкційні та леговані сталі повинні бути трохи довговічнішими за вуглецеві – вони більш стійкі до циклічних навантажень. Але ця якість у сталей проявляється після термообробки - а загартування з відпусткою можуть покоробити труби, і зазвичай таку термообробку на готових виробах ніхто не робить. На безшовних трубах може бути проведений відпал – після відпалу в металі знімається залишкова напруга (наклеп), але він стає м'якшим.

Конструкційні сталі (20А, 45, 40, 30А) мають вищу якість та вищу ціну. Леговані сталі ще дорожчі (і є ймовірність, що Вам продадуть труби зі сталі 3 замість легованої). Тому при монтажі конструкцій шириною менше 20 м немає сенсу купувати профтруби з легованої або конструкційної сталі. Застосовувати оцинковану профтрубу має сенс, якщо монтаж буде проводитися за допомогою краб-систем.

Якщо монтаж буде здійснюватися шляхом зварювання, зварні шви іржавітимуть так само швидко, як і звичайний метал без покриття. Але якщо ретельно стежити за швами, регулярно проводити антикорозійну обробку (очищення, ґрунтовку, фарбування), то оцинкована труба краще. Якщо ж Вам потрібен тимчасовий навіс на 10 років для будматеріалів, а потім Ви навіс зносите - тим більше не морочтеся, купуйте звичайні труби з вуглецевої сталі без покриття.

Якщо Ви плануєте зводити на ділянці дуже великий навіс або ангар із великою довжиною прольоту, варто звернутися до професійних будівельників та зробити проект – вони визначать, яку сталь Вам обрати.

Зробити самому або замовити

Ферми для навісу над машиною або покрівлі альтанки мають невеликі розміри та просту конструкцію – найчастіше трикутну з кількома підкосами та стійками. Виконати таку конструкцію можна і самостійно, якщо у Вас є хоча б початкові навички зварювальника та Ви не боїтеся освоювати нові роботи.

Але виготовлення ферм вимагає акуратності, наявності помічника, дуже рівної ділянки в садибі – для розкладання та зварювання конструкцій, наявності зварювального апарату та часу. Можна замовити готові конструкції на заводі чи будівельній фірмі, а змонтувати самому.

Вимоги до розрахунку профільної труби для будівництва ферми

При розрахунках розмірів та товщини стінки профільних труб, потрібних для спорудження Ваших металоконструкцій; враховуються такі умови:

  • Розміри металоконструкції, і, зокрема, довжина, крок опор – відстань між опорами.
  • Висота опор та ферм.
  • Форма ферм.
  • Можливі особливості геологічних умов (сейсмічна активність, можливість зсувів).
  • Вага покриття.


Що буде, якщо розрахувати неправильно

При неправильних розрахунках можливі такі наслідки:

  • Конструкції ферми деформуватимуться під вагою снігу, мокрого листя.
  • У самому невдалому випадку конструкції деформуватимуться під власною вагою.
  • Вся конструкція може обрушитися за сильного вітру.
  • Деформація рано чи пізно призведе до руйнування ферми та всієї конструкції, що є небезпечним для людини і може пошкодити предмети, що знаходяться під навісом – машину, наприклад.
  • Неміцна та рухлива конструкція призводитиме до руйнування покрівлі, покладеної на ферму.
  • При застосуванні занадто потужного та важкого профілю невиправдано зростають витрати на матеріали та роботи під час зведення металоконструкції.

Проектуємо ферму та її елементи

Повний та точний розрахунок навантаження на ферму разом із епюрами складний, і для його виконання слід звернутися до фахівців.

При проектуванні великих навісів, ангарів, гаражів з металоконструкцій точний розрахунок необхідного профілю необхідний, але для будівництва невеликих навісів або альтанок у приватній садибі можна скористатися загальновідомими рекомендаціями фахівців.

Для дуже маленьких конструкцій (навіс у вольєрі для тварин, навіс над запасом дров) достатньо використовувати труби розміром 40×20 мм із товщиною стінки 2 мм; для альтанок та навісів над столами, барбекю чи місцями відпочинку – 40×40 мм із товщиною стінки 3 мм; навіс над місцем для автомобіля – від 60х40 до 100х100 мм з товщиною стінки 3-4 мм.

Якщо ферм і опор у навісу кілька крок опор менше 2 м, можна взяти більш тонку трубу, якщо всього 4 опори і дві ферми і довжина прольоту 6-8 м і більше - товщу.

Допустимі навантаження на ферми наведені в таблиці:

Ширина прольоту, м Розмір труби на товщину стінки, мм 1 2 3 4 5 6
Для профільної труби
40×40х2 709 173 72 35 16 5
40×40х3 949 231 96 46 21 6
50×50х2 1165 286 120 61 31 14
50×60х3 1615 396 167 84 43 19
60×60х2 1714 422 180 93 50 26
60×60х3 2393 589 250 129 69 35
80×80х3 4492 1110 478 252 144 82
100×100х3 7473 1851 803 430 253 152
100×100х4 9217 2283 990 529 310 185
120×120х4 113726 3339 1484 801 478 296
140×140х4 19062 4736 2069 1125 679 429
Для прямокутної труби (при вертикальному розташуванні більшої сторони)
50×25х2 684 167 69 34 16 6
60×40х2 1255 308 130 66 35 17
80×40х2 1911 471 202 105 58 31
80×40х3 2672 658 281 146 81 43
80×60х3 3583 884 380 199 112 62
100×50х4 5489 1357 585 309 176 101
120×80х3 7854 1947 846 455 269 164

Креслення та схеми

При виготовленні металоконструкцій виконання креслення з точними розмірами є обов'язковим! Це дозволить закупити потрібну кількість матеріалу, заощадить час при складанні та підготовці заготовок, дозволить без проблем проконтролювати розміри металоконструкції у процесі монтажу та вже готової споруди. В даному випадку від точності складання залежить безпека Вас і Ваших домочадців - споруда, що впала від снігу або від вітру, може принести багато бід.

Основи розрахунку ферми

Типи ферм залежать від форми покрівлі, а форми покрівлі споруди в садибі вибирають залежно від призначення та розташування металоконструкцій. Консольні та примикаючі до будинку ферми зазвичай виконують односхилими трикутними, окремі навіси – з полігональними, трикутними, сегментними конструкціями та арками. Мiсце для вiдпочинку в саду може мати шести- та восьмисхилий покрівля або покрівля фантазiйної конструкції з фермами нестандартної конструкції.

Для розрахунку ферм необхідно розрахувати навантаження на покрівлю та одну ферму. При розрахунках враховують навантаження снігового покриву, покрівельного покриття, решетування, вага самих конструкцій. Точні розрахунки – завдання для професіонала-будівельника. Основою для розрахунку є СП 20.13330.2016 «Навантаження та впливи. Актуалізована редакція СНіП 2.01.07-85» та СП 16.13330.2011 «Сталеві конструкції. Актуалізована редакція СНіП II-23-81».


Для розрахунків застосовуються метод вирізування вирізування вузлів (ділянок, де стрижні з'єднані шарнірно); метод Ріттера; метод заміни стрижнів Геннеберга. У сучасних комп'ютерних програмах найчастіше застосовується метод вирізування вузлів.

Краще скористатися готовим типовим проектом або нашими рекомендаціями щодо вибору профілів. Зібрати ферму простої трапецієподібної або трикутної конструкції не надто складно, і за наявності досвіду зварювання та монтажу металоконструкцій самостійний монтаж навісів та альтанок цілком можливий. Якщо Ви хочете спорудити великий навіс із довжиною ферми 10 м і більше – потрібно виконати проект у спеціалістів.

Вплив кута нахилу

На конструкцію ферми насамперед впливає кут нахилу скатів (ската). Кут нахилу вибирається насамперед залежно від форми покрівлі та розміщення металоконструкції. У прилеглих до будівель навісів повинен бути більший кут нахилу покрівлі - для більш швидкого скочування снігу, що сповзає з покрівлі, і стоку води, що ллється.

У одиночних конструкцій кут нахилу покрівлі може бути меншим. Кут нахилу залежить також від кількості опадів, що випадають у Вашому регіоні – чим більше опадів, тим більше має бути кут нахилу покрівлі. Чим крутіший покрівля, тим менше опадів на ній затримується.

Невеликий ухил ската - до 15° - використовується на невеликих навісах, що окремо стоять. Висота ската приблизно дорівнює 1/7-1/9 довжини прольоту. Застосовують ферми трапецієподібної форми.

Ухил від 15 ° до 22 ° - висота ската дорівнює 1/7 довжини прольоту.

Ухил від 22 ° до 30 ° - 35 ° - висота ската дорівнює 1/5 довжини прольоту, при такому ухилі застосовують зазвичай трикутні конструкції, іноді з ламаним нижнім поясом для полегшення конструкції.

Параметри базових кутів

Для правильного розрахунку кількості та довжин окремих елементів ферми із профтруби необхідно визначити базові кути між елементами. У випадку нижній пояс перпендикулярний опорам, верхній пояс має нахил до горизонталі залежно від кута нахилу покрівлі. Оптимальний кут нахилу розкосів до горизонталі/вертикалі - 45 °, стійки повинні бути вертикальні.

Точний кут нахилу покрівлі або задається проектом, або знаходиться за наведеними вище співвідношеннями ( для ухилу до 15 ° - висота ската приблизно дорівнює 1/7-1/9 довжини прольоту; для ухилу від 15 ° до 22 ° - 1/7 довжини прольоту; для ухилу від 22 ° до 30 ° - 35 ° - висота ската дорівнює 1/5 довжини прольоту).

Визначивши точний кут нахилу покрівлі, визначають довжини заготовок виготовлення ферми – ця інформація знадобиться під час виконання робіт.

Істотні фактори вибору ділянки

Якщо є вибір, для встановлення металоконструкцій слід вибрати рівну ділянку, не схильний до зсувів і заболочування. Але в невеликих присадибних ділянках вибору найчастіше немає – навіс для машини розміщують одразу за воротами, веранду біля будинку, альтанку у глибині ділянки. Можливо, ділянку доведеться вирівняти, інколи осушити.

Якщо є небезпека сповзання пластів землі, або Ви проживаєте в сейсмонебезпечному районі, проектування проекту будь-якої конструкції вище за собачу будку слід надати професіоналам для забезпечення Вашої ж безпеки.


Як розрахувати навантаження

Снігове навантаження на 1 м² покрівлі розраховується за СП 20.13330.2017 «Навантаження та впливи. Актуалізована редакція БНіП 2.01.07-85»залежно від регіону. Під час розрахунків береться не площа покрівлі, а площа проекції покрівлі на горизонталь. Аналогічно розраховується вага обрешітки та покрівельного покриття. По кресленню розраховується вага однієї ферми і множиться їх кількість.

Навантаження на одну ферму розраховується розподілом суми загального навантаження на покрівлю снігу, ваги решетування та покриття, ваги самих конструкцій, на кількість ферм.

Вхідні двері та козирок

Козирки над вхідними дверима мають невеликі розміри та виконуються консольними.

У ширину козирок повинен дорівнювати ширині ганку + по 300 мм з кожного боку. По глибині навіс повинен закривати сходи. Довжина козирка дорівнює сумі довжини майданчика та щаблів. Довжина верхнього майданчика повинна бути в півтора рази ширша за двері, тобто 0,9×1,5 = 1,35 м. Плюс по 250 мм на кожну сходинку.

Наприклад:

для ганку з двома ступенями і шириною 1200 мм розміри площі, що накривається (горизонтальної проекції козирка) рівні:

довжина (глибина козирка) = 1,35 + 2×0,25 = 1,85 м;

ширина = 1,2+0,3×2 = 1,8 м.



Безкоштовні програми для розрахунку

  • На сайті http://sopromatguru.ru/raschet-balki.php.
  • На сайті http://rama.sopromat.org/2009/?gmini=off.

Приклад розрахунку

Приклад розрахунку ферми окремого навісу для автомобіля середнього класу (D):

Ширина автомобіля 1,73 м, довжина 4,6м.

Мінімальна ширина ферми між опорами:

1,73 + 1 = 2,73 м, для зручності відчинення дверей приймаємо ширину 3,5 м.

Ширина ферми з урахуванням звисів покрівлі:

3,5+2×0,3 = 4,1 м.

Довжина навісу:

4,6+1=5,6 м, приймаємо довжину 6 м.

За такої довжини можна встановлювати опори через 2 м або менше. Для полегшення несучих конструкцій приймаємо відстань між опорами 1,5 м-коду.

Форму покрівлі приймаємо трикутну двосхилий - вона найпростіша у виготовленні та одночасно економічна за витратою матеріалів. Кут нахилу покрівлі приймаємо 30 ° - при такому куті нахилу на покрівлі не буде затримуватися сніг і опале листя.

Висота ферми в центрі (центральної стійки) дорівнюватиме:

Разом: довжина нижнього пояса ферми становить 4,1 м; верхнього пояса – дві половинки по 2,355 м, загальна довжина 4,71 м, стійка у центрі має висоту 1,16 м.

Для таких коротких ферм цілком достатньо використовувати квадратну трубу 40х40 мм з товщиною стінки 3 мм.


Основні етапи робіт з виготовлення та монтажу ферм своїми руками

До монтажу ферм виконують роботи з планування ділянки, встановлення опор, бетонування фундаментів опор, приварювання бічних зв'язків або бічних ферм. Потім монтують поперечні ферми.

Порядок виконання робіт з виготовлення та монтажу ферм:

  • На рівній поверхні зварюють ферми.
  • Обробляють ферми антикорозійною ґрунтовкою, двічі фарбують. Не фарбують місця під приварювання ферм до опор. Ці роботи можна виконати і після монтажу ферм, але на висоті фарбувати незручно.
  • Піднімають ферми, встановлюють на опори, вивіряють кути та горизонтальність, приварюють до опор. Ці роботи виконує бригада із кількох людей.
  • Зафарбовують місця зварювання.
  • Монтують решетування, укладають покрівельне покриття.

Як зварити ферми

Складання ферм проводять на рівній площадці. Перед збиранням нарізають заготовки, зачищають від іржі, зішліфовують задирки на зрізах. Елементи ферми скріплюють струбцинами, перевіряють розміри, кути, площинність. Зварюють конструкцію з одного боку, дають охолонути, перевертають на інший бік. Знімають струбцини та проварюють другий бік. Потім шліфують валик на шві. Особливості зварювання ферм Ви можете побачити на нашому відео:

Якщо у Вас невеликі навички зварювальника та монтажника, можна замовити виготовлення ферми у спеціалізованій організації чи бригаді.

Висновок

Влаштування навісу, монтаж ферм – складна кваліфікована робота. Невеликі навіси та альтанки можна виконати самостійно за допомогою членів сім'ї.

Монтаж великих металоконструкцій краще довірити бригаді фахівців. Але за професіоналами теж потрібний контроль. Ми прощаємось з нашим шановним читачем і сподіваємось, що наша стаття допоможе Вам розібратися у видах ферм, виборі конструкції, матеріалу та порядку проведення робіт із спорудження навісів та альтанок на Вашій ділянці. Підписуйтесь на розсилку нашого сайту, наводьте друзів, ділитесь цікавою інформацією із співрозмовниками у соцмережах.

Навіс – корисна споруда для будь-якої ділянки: це гарне тимчасове укриття для автомобіля, його можна встановити над басейном, під навісом можна поставити чайний стіл або розмістити інструменти.Але щоб він був практичним і корисним, в першу чергу потрібно подбати про його міцність і максимальну довговічність.

Найпростіша конструкція є кілька вертикальних стійок і горизонтальну раму, до якої прикріплюються крокви для даху, однак така споруда не годиться для навісу великої площі. Щоб перекрити широке місце, потрібно спорудити великий каркас, а для цього потрібно правильно розрахувати і зварити металеві ферми для навісу своїми руками.

Що є ферми для навісу

Ферма – це складний металевий каркас, який виготовляється з окремих елементів, з'єднаних за допомогою зварювання. Основні елементи ферми – це верхній та нижній пояс, які з'єднуються вертикальними стійками та розкосами. Перевага таких конструкцій у тому, що вони можуть витримувати значні навантаження та стійко переносити будь-які примхи природи, надійно утримуючи навіс.

Можна придбати такий каркас у готовому вигляді, а можна виготовити його самостійно. І тому знання законів фізики і точний розрахунок. На каркас впливають відразу кілька сил, потрібно точно визначити точки рівноваги, щоб конструкція змогла витримувати навіть високі навантаження.

З чого та як правильно зварити ферму для навісу? Основним матеріалом їх виготовлення є профільні труби. Цей варіант має кілька переваг:

Як правильно розрахувати конструкцію ферми

Металеві ферми з профільної труби для навісу розраховуються відповідно до СНиП 2.01.07-85, при розрахунках знадобиться калькулятор та спеціальне програмне забезпечення. Проектувальні роботи проводяться з урахуванням наступних факторів:

  1. Схема та контури навісу. Потрібно продумати, якою буде його покрівля: односхилим, двосхилим, купольним, арочним, шатровим – є безліч варіантів, для кожної з яких існують свої вимоги. Від вибраного каркаса залежить вид верхнього та нижнього поясів ферми. Найпростіший варіант - спорудження звичайного навісу з односхилим покрівлею.
  2. Розміри навісу. Це дуже важливий параметр: чим більша відстань між фермами, тим більше навантаження їм доведеться витримувати. Також потрібно визначити верхню та нижню точку ската та відстань між ними. Чим більше нахил, тим менше снігу накопичуватиметься на даху.
  3. Розміри панелей покрівельного матеріалу. Від них залежить відстань між фермами. Зазвичай для домашніх навісів вибирається полікарбонат, тому потрібно з'ясувати ширину листів.
    4. Стільниковий полікарбонат легко згинається, тому можна використовувати його при будівництві арочних та інших криволінійних навісів. Можна також використовувати профнастил, металочерепицю, шифер та інші матеріали.
  4. Снігове та вітрове навантаження у регіоні. Їх можна дізнатися за спеціальними картами: знайдіть свій регіон та визначте, яке навантаження має надавати сніг на перекриття споруд.

Розрахункова схема досить складна, розібратися у ній самостійно буде складно без інженерної освіти. Якщо вам відомі основні параметри майбутнього навісу, можна без проблем знайти в мережі готовий проект, щоб уникнути помилок у розрахунках. Якщо ви вирішили визначати навантаження самостійно, всі розрахунки краще показати спеціалісту.

Необхідно враховувати, що чим більша відстань між верхньою та нижньою точкою ферми, тим більша її несуча здатність: снігу на покрівлі буде накопичуватися менше, крім того, він не страждатиме від інших навантажень. Однак і матеріалу для покрівлі потрібно більше.

Полікарбонатні листи прикріплюються до металевого каркаса за допомогою спеціальних профілів, можна також використовувати звичайні саморізи з кільцями ущільнювачів і термошайбами. З їхньою допомогою можна створити міцне кріплення, захищене від корозії.

Приклад розрахунку ферми для створення простого односхилим навісу

Розглянемо докладніше процес будівництва односхилих навісів, розмір якого становить 6х4 метри – це найпоширеніше рішення для тимчасового зберігання автомобіля. Як покрівельний матеріал використовується полікарбонатний лист, його ширина становить 2, 1 метра.

Отже, ферми повинні розташовуватись під краєм кожного листа, а також посередині. Для розрахунку можна використовувати програмне забезпечення, яке дозволить наочно уявити кожен елемент та провести необхідні розрахунки.

Як правильно варити ферми для навісу? Для будівництва використовують профільні труби перетином 30х30 мм, довжина верхніх труб становить 3900 мм, нижніх – 3100 мм. Відстань між ними становитиме 150 мм, по краях будуть приварені похилі розпірки.

Для похилих розпірок можна використовувати профільні труби перетином 20х20 мм, вони будуть розташовуватися під кутом 25 градусів. Вони повинні бути приварені зигзагоподібно між верхньою та нижньою трубою ферми.

Основою металевого каркаса стануть дві поздовжні профільні труби перетином 30х30 мм. Між фермами розташовуватимуться поздовжні перемички, довжина яких з урахуванням снігового навантаження становитиме півметра. Вертикальні стійки навісу виготовляються з тієї ж труби, вони повинні розташовуватися під кожною фермою з двох боків.

Стійки необхідно забетонувати на глибині 60-80 см, тоді вони можуть витримувати навіть дуже велике навантаження. Можна використовувати й інший варіант: у ґрунт встановлюються бетонні заставні, до яких прикріплюються металеві стійки.

Після підготовки всіх матеріалів можна переходити до зварювальних робіт. Зварювати металевий каркас має право лише людина зі спеціальною освітою, потрібно обов'язково подбати про всі засоби індивідуального захисту.

У деяких випадках більша частина елементів каркасу збирається на землі і потім піднімається на опори. Це дозволяє спростити зварювальні роботи, але для монтажу важких ферм на каркас доведеться залучати людей та техніку.

Процес складання металевого каркасу

Зварювання ферм із профільної труби для навісу та металевого каркаса проводиться наступним чином:

Від якості зварювання та дотримання всіх вимог безпосередньо залежить міцність каркасу та надійність навісу. Щоб будова не обрушилася через будівельні помилки, зварювальні роботи самостійно краще проводити лише за наявності відпрацьованого досвіду. Краще заплатити за виклик спеціаліста, ніж надалі оплачувати новий навіс та ремонт потерпілого автомобіля.

Важливі умови при будівництві навісу

Знаючи, як варити ферми для навісу, можна розробляти складні споруди, але бажано кожен проект узгоджувати з фахівцями. Безпечні металоконструкції повинні відповідати вимогам ГОСТ 23118-99, технічна документація містить усі правила збирання елементів.

Мінімальний ухил скатного навісу становить 25-30 °, це забезпечить поступовий рівномірний схід снігу. Товщина стінок профільних труб, що використовуються для каркаса, повинна становити не менше 3 мм, це важлива умова міцності.

Для перемичок ферми можна використовувати труби із товщиною стінки 2 мм. Важливо знати, що відстань між фермами не повинна становити більше 1,75 метра, інакше навантаження на каркас може виявитися нерівномірним, і полікарбонат почне провисати через велику вагу.

Полікарбонатні листи або інший покрівельний матеріал повинні виступати за межі каркасу щонайменше на 10-15 см з кожного боку – це дозволить уберегти металеві елементи від попадання дощової вологи та подальшого впливу корозії. Бічні частини полікарбонатних листів закриваються спеціальними профілями, щоб у осередках не накопичувалися пил та сміття.

Завантаження...
Top