Як зварити ферми із профільної труби. Попередній розрахунок навісу з профільної труби, інструкція з виготовлення ферм

Ферма – це нескладна архітектурна споруда, що має різноцільове призначення. Найчастіше воно необхідне захисту малої території відпочинку від яскравих сонячних променів і непередбачених атмосферних опадів або ж, як альтернатива критої споруди дома заміської дачі. Як матеріал з метою довговічності конструкції використовуються труби з металу. Але перш ніж приступати до будівельних робіт, знадобиться правильний розрахунок ферми з профільної труби для навісу.

Переваги профільних труб для ферм

Профільні труби мають цілу низку переваг:

Оптимальною стійкістю при істотних зовнішніх навантаженнях, завдяки якій навіс не деформується та не руйнується.
Прийнятною ціною готового виробу, тому що як вихідний матеріал застосовуються порожнисті труби з металу.
Полегшеною вагою за рахунок наповнення внутрішньої порожнини профільних труб повітрям.
Чудовою міцністю.
Тривалий термін експлуатації.
Можливістю реалізації найскладніших варіантів конструкції, не вкладаючи при цьому багато часу та сил.
Допустимістю її виготовлення своїми руками при правильному розрахунку ферми з металевої труби (прочитайте також:).

Застосування профільних труб різних форм

На сьогоднішній день такі трубні вироби є актуальними в машинобудуванні сільського господарства, будівництві, меблевому виробництві. Завдяки специфічним властивостям профільних труб, можна втілити в життя найоригінальніші проекти створення перекриттів, прольотів, опорних конструкцій, каркасів під подальше будівництво об'єктів. Ті ж сучасні білборди роблять за допомогою профільних труб.

Навіси теж виявилися винятком. Щоб конструкція гарантовано вийшла надійною та бюджетною, як матеріал краще використовувати профільовану трубу (прочитайте: " "). Оптимальне рішення – вироби з квадратним та прямокутним перерізами. Якщо дотримуватися розмірів креслення, з якого відомо, як зварити ферму з профільної труби, вийде стійка конструкція.

Основні нюанси готового виробу

Будь-яка будівельна споруда тримається завдяки правильно спланованій спеціальній системі чи фермі. Не можна просто так змінювати її геометричні розміри, навіть за зміни жорстких вузлів на шарнірні. Якщо стрижні не несуть навантаження поза вузлом, компоненти ферми стискаються або розтягуються. Такі системи можна створити, скориставшись прямими стрижнями, пов'язаними вузлами ферм із трубних виробів. Тобто, в результаті виходить оригінальна висяча будова, що включає верхній та нижній пояси зі стійками та розкосами між ними.

Сьогодні сучасне будівництво неможливе без застосування ферм. Але найчастіше останні потрібні при зведенні покриттів величезних прольотів. Відповідно до такого принципу споруджуються спорткомплекси, мости, сцени, подіуми, павільйони та ін. Той, хто потребує подібної конструкції, може купити її в готовому вигляді або самостійно зварити з труб, але спочатку варто розібратися, як розрахувати навіс із профільної труби.

Розглянемо останній варіант, що представляє тривалий та трудомісткий захід.

Воно включає:

Визначення точної кількості трубного матеріалу для майбутньої ферми та ступеня тиску на елементи системи.
Відповідальний підхід до вибору матеріалу для ферми, що має трикутну форму. Оптимальним рішенням виявляться полегшені профільовані труби із квадратним перетином. Звідси виходить добротна конструкція.
Виготовляє креслення ферми з профільованої труби з урахуванням особливостей кожної деталі. По ньому надалі збиратимуть всю споруду.
Останній етап – виконання монтажних робіт, від яких залежить надійність та тривалість експлуатаційних можливостей споруди. А для позитивного результату потрібно досконально знати, як правильно зварювати ферми із профільної труби. Читайте також: " ".

Вибір конструкції ферми із прямокутних елементів залежить від:

довжини прольоту;
розміщення перекриття горища;
кута ухилу даху.

Як розрахувати ферму

Ось стандартні етапи цієї процедури:

Вибір бажаної схеми трикутної ферми з орієнтуванням на потрібну конфігурацію. При цьому приділяється увага головної функції навісу, матеріалів для його побудови, інших параметрів.
Визначення чітких розмірів майбутньої конструкції. Наприклад, висота залежить від типу покрівлі та використовуваних матеріалів. При прольоті понад 36 метрів потрібно додатково прорахувати ще один параметр - будівельний підйом, що має відношення до погашеного вигину - зворотного від тиску на ферму.
Обчислення габаритів панелей будівлі, що чітко відповідають відстані між елементами конструкції, які передають навантаження в системі. Далі – визначення довжини між вузлами. Найчастіше такий параметр вважають ідентичним ширині панелі. Читайте також: " ".

За подібною схемою, але зі своїми специфічними нюансами можна виконати розрахунок арочної ферми із профільної труби. Як орієнтир краще взяти стандартні етапи процедури.

Після визначення всіх цифрових значень для будівництва майбутньої ферми потрібно вписати їх у формули і внести у відповідну комп'ютерну програму, яка видасть чітку схему конструкції. І лише після всіх цих дій можна зайнятися вивченням іншої, не менш серйозної справи як правильно зварити ферму з профільної труби. Від професіоналізму фахівців цієї галузі залежить якість подальших монтажних робіт.

Перед зведенням ферми для навісу своїми руками потрібно зробити точні розрахунки. Також для монтажу знадобиться вміння працювати зі зварювальним апаратом. Навіть найменша помилка може завершитися руйнуванням конструкції при високому вітровому та сніговому навантаженні.

Що таке ферма та її призначення

Сфера застосування навісів досить велика:

Будівництво стоянок для автотранспорту відкритого типу, що є своєрідною альтернативою капітальним гаражним спорудам.
Влаштування козирків торгових підприємств, зупинок для громадського транспорту та рекламних банерів.
Зведення веранд та альтанок на присадибних територіях. Також можна заощадити на будівництві дачного будиночка – створюється надійна покрівля, що має міцні стійки.

Надійність навісів забезпечується за рахунок монтажу металевих конструкцій, що міцно та надійно зв'язують лаги з опорними стовпами. Вони за умови, що дотримані рекомендацій, як правильно варити ферму для навісу, здатні прослужити тривалий час. Перед початком будівельних робіт необхідно визначитися з матеріалами.

Якщо дозволяє фінансове становище, але немає вільного часу, бажання і можливості, можна придбати готові ферми для навісу. Коли необхідно заощадити на зведенні конструкції, будівництво виконують самостійно.

З чого виготовляють ферми для навісу

Найкраще із завданням створення надійної ферми здатна впоратися металева трубна продукція з перетином прямокутної або квадратної форми, яка має ряд переваг:

Забезпечення високої міцності через наявність ребер жорсткості. Якщо вироби з круглим перетином зігнути можна без проблем у домашніх умовах, то з профільними трубами виникнуть проблеми.
Доступна вартість за рахунок нескладної виробничої технології. Оптимальним вибором вважаються гарячекатані вироби.
Зручна форма перерізів. Процес, як зробити ферму для навісу своїми руками із труб із плоскими стінками, більш простий у реалізації порівняно з трубною продукцією круглого діаметру. Ця особливість стосується як використання з'єднання болтів, так і зварювального обладнання.

При виборі матеріалу орієнтуються певні правила:

якщо ширина проектованого навісу до 450 сантиметрів, тоді трубна продукція повинна мати переріз 40х20 мм при 2-міліметровій товщині стін;
коли ширина конструкції 450 –550 сантиметрів, потрібні труби перетином 40х40 мм, мають товщину стін, рівну 2 мм;
якщо ширина навісу перевищує 550 сантиметрів, вироби, що використовуються, повинні мати розмір перерізу 60х30 або 40х40 міліметрів і товщину стінок 2 –3 міліметри.

Також для спорудження конструкції можна використати пиломатеріали. Правда, дерев'яні ферми для навісу в останні роки встановлюють вкрай рідко, але вони мають переваги, які полягають у простоті виготовлення та доступній ціні.

Опорні конструкції, виготовлення яких використовується натуральна деревина, складаються з елементів, що утворюють жорсткі трикутні системи. Висота для дерев'яних ферм, що рекомендується, - не менше 20% від довжини прольоту.

Як зробити розрахунки ферми правильно

Перш ніж робити ферми для навісу власноруч, необхідно зробити відповідні розрахунки. За відсутності досвіду проведення таких обчислень потрібно проконсультуватися з фахівцем у цій сфері. Якщо цього не зробити, ціна помилки може перевищити вартість послуг професіонала. Також можна скористатися спеціалізованою комп'ютерною програмою, яка є в інтернеті у вільному доступі.

При проведенні розрахунків, які виконуються перед тим, як зробити ферму для навісу, потрібно виконати ряд дій:

Вибрати тип конструкції, яка може бути одно- або двосхилим, арочною або прямою. У цьому випадку необхідно враховувати функціональність майбутнього навісу, особисті побажання та матеріали, що використовуються для його спорудження.
Потім визначають габарити споруди. При цьому слід пам'ятати, що при збільшенні висоти навісу його несуча здатність зростає. У такому випадку слід додатково встановити кілька ребер жорсткості, що підсилюють міцність конструкції.
Якщо проліт перевищує 35,9 метра, визначають вигин погашення, який має зворотну спрямованість від впливів на об'єкт, що зводиться.
Потім розраховують розміри панелей ферми з урахуванням віддаленості один від одного елементів, що виконують передачу навантажень.
На заключному етапі з'ясовують віддаленість одного вузла іншого. Як правило, цей параметр дорівнює ширині панелей.

Можна користуватися розрахунком готових проектів. Для цього в них підставляють власні значення.

Особливості розрахунку ферм для навісу з полікарбонату

Каркас для навісу з полікарбонату має витримувати великі навантаження. Якщо дана конструкція є не прибудовою до будівлі, а окремою спорудою, то проведення розрахунків буде складнішим, тому найкращим рішенням стане звернення за допомогою до інженера, який має досвід подібної роботи.

Вулична покрівля складається з таких основних елементів – лаг, стовпчиків, ферм та матеріалу покриття. Саме їх слід розрахувати. При облаштуванні конструкції арочного типу без ферми для навісу з полікарбонату не обійтися. Найкращим матеріалом при цьому будуть профільні труби.

При проведенні розрахунку ферми велике значення має кількість матеріалу та розмір ухилу. Наприклад, для навісної односхилий конструкції з мінімальною величиною нахилу ската застосовують ферму неправильної форми. Чим більший радіус будови арки, тим менша ймовірність того, що сніг затримається на поверхні полікарбонатного навісу. У цьому випадку ферма матиме високу несучу здатність.

Зварювання перед болтовими з'єднаннями має низку значних переваг:

відсутність обтяження конструкції болтами;
стійкість до деформацій;
тривалий термін експлуатації;
менша вартість проведення робіт;
рівномірний розподіл ваги металу;
швидке зведення ферми.

Єдиним випадком, коли слід віддати перевагу болтам – це застосування оцинкованих труб, оскільки зварювання руйнує шар цинку, внаслідок чого можлива поява корозії.

Металеві ферми з профільної труби - металоконструкції, складання яких проводиться за допомогою решітчастих металевих стрижнів. Їх виготовлення є досить складним і трудомістким процесом, але результат зазвичай виправдовує очікування. Важливою перевагою можна назвати економічність отриманої конструкції. У процесі виробництва найчастіше застосовують парний метал і косинки як сполучні металеві деталі. Подальший процес збирання заснований на клепці або зварюванні.

Переваги металоконструкцій

Металева ферма має чимало переваг. З їх допомогою можна легко перекрити проліт будь-якої довжини. Проте слід розуміти, що правильний монтаж передбачає первинний грамотний розрахунок ферми із профільної труби. В цьому випадку можна буде бути впевненим як створена металева конструкція. Також варто дотримуватися намічених планів, креслення та розмітки, щоб виріб вийшов відповідно до вимог.

На цьому переваги виробу не закінчуються. Можна виділити і такі переваги:

Довговічність металевого виробу.
Незначна вага у порівнянні з іншими аналогічними конструкціями.
Витривалість.
Стійкість до пошкоджень та негативних навколишніх факторів.
Міцні вузли, що сприяють стійкості до будь-яких типів навантажень.
Можливість заощадити фінанси за допомогою самостійного складання, оскільки готовий металевий виріб коштує недешево.

Конструкційні особливості ферм

Ферма з профільної труби має характерні риси, про які слід пам'ятати заздалегідь. У основі поділу можна назвати певні параметри. Головним значенням вважають кількість поясів. Можна виділити такі види:

Другий важливий параметр, без якого креслення ферми створити не вдасться, це контури та форма. Залежно від останнього можна виділити прямі, двосхили або односхилі, арочні ферми. По контуру можна розділити металеві конструкції на кілька варіантів. Перший – це конструкції із паралельним поясом. Вони вважаються оптимальним рішенням для створення м'якої покрівлі. Металева опора гранично проста, а її компоненти ідентичні, за розмірами сітки збігаються зі стрижнями, завдяки чому монтаж стає легкою роботою.

Другий варіант – односхилі металеві конструкції. В їх основі жорсткі вузли, що забезпечують стійкість до зовнішніх навантажень. Створення такої конструкції відрізняється економічністю матеріалу та відповідно невеликими витратами. Третій вид – полігональні ферми. Їх відрізняє тривалий за часом та досить складний монтаж, а перевагою стає здатність витримувати велику вагу. Четвертий варіант – трикутні ферми із профільної труби. Вони використовують, якщо планується створення металевої ферми з великим кутом нахилу, але мінусом стане наявність відходів після спорудження.

Наступний важливий параметр – кут нахилу. Залежно від нього металеві ферми із профільних труб діляться на три основні групи. У першу групу потрапляють металеві конструкції з кутом нахилу 22-30 градусів. При цьому довжина та висота виробу представлені співвідношенням 1:5. Серед переваг такої металоконструкції можна виділити незначну вагу. Найчастіше так утворюють металеві трикутні ферми.

При цьому може знадобитися використання розкосів, що монтуються зверху вниз, якщо висота прольотів перевищує 14 метрів. У верхньому поясі буде розташована панель довжиною 150-250 см. Як результат вийде конструкція з двома поясами та парною кількістю панелей. За умови, що проліт більше 20 метрів, слід монтувати підкроквяну металоконструкцію, пов'язуючи її опорними колонами.

До другої групи відносять ферми з квадратних труб або профтруб та інших різновидів, якщо кут нахилу становить 15-22 градуси. Співвідношення висоти та довжини між собою досягає 1:7. Максимальна довжина каркасу має перевищувати 20 метрів. Якщо потрібно збільшити висоту, потрібні додаткові процедури, наприклад, створюється ламаний пояс.

До третьої групи належать металоконструкції з кутом нахилу менше 15 градусів. У цих проектах застосовують трапецієподібну кроквяну систему. Вони мають додатково короткі стійки. Це дозволяє підвищити протидію поздовжньому прогину. Якщо монтується односхилий дах, кут нахилу якого досягає 6-10 градусів, необхідно продумати асиметричну форму. Поділ прольоту може змінюватись в залежності від особливостей конструкції, і може досягати семи, восьми або дев'яти частин.

Окремо виділяють ферму Полонсо, що монтується своїми руками. Вона представлена двома трикутними фермами, які з'єднані затяжкою. Це дозволяє виключити установки довгих розкосів, які повинні були б розташовуватися в середніх панелях. Як результат, вага конструкції буде оптимальною.

Як правильно розрахувати навіс?

Розрахунок та виготовлення ферм із профільної труби має бути засноване на основних вимогах, які прописані в БНіП. При розрахунку важливо складання та креслення виробу, без якого подальший монтаж буде неможливим. Спочатку слід підготувати схему, де будуть вказані основні залежності між ухилом покрівлі та довжиною конструкції загалом. Зокрема, слід врахувати таке:

Контур поясів опори. Вони допоможуть визначити призначення металоконструкції, кут нахилу та тип покрівлі.
При доборі необхідно дотримуватися принципу економії, якщо вимоги передбачають протилежного.
Розрахунок розмірів провадиться з урахуванням навантажень на конструкцію. Кути крокв можуть відрізнятися, але панель повинна відповідати їм.
Останній розрахунок стосується проміжку між вузлами. Найчастіше його вибирають так, щоб він відповідав ширині панелі.

Слід пам'ятати про те, що збільшення висоти своїми руками призводитиме до підвищення несучої здатності. У такому разі сніговий покрив не утримуватиметься на покрівлі. Щоб додатково посилити металоконструкцію, доведеться монтувати ребра жорсткості. Щоб визначити габарити ферми, варто керуватися такими даними:

конструкції шириною до 4,5 метрів монтують із деталей габаритам 40х20х2 мм;
вироби шириною 5,5 метрів створюються із складових розміром 40х40х2 мм;
якщо ширина конструкції перевищуватиме 5,5 метрів, оптимально вибрати деталі 40х40х3 мм або 60х30х2 мм.

Далі необхідно розрахувати крок, для цього враховують відстань від однієї до наступної опори навісу. Найчастіше воно стандартне і сягає 1,7 метрів. Якщо порушити це негласне правило, міцність конструкції може трохи порушитись. Після того як всі необхідні параметри розраховані, необхідно отримати схему конструкції. Для цього використовують програму, щоб досягти необхідної міцності. Більшість програм мають аналогічні назви процесу, який виконують. Можна вибрати програму "Розрахунок ферми", "Розрахунок ферм 1.0" та інші схожі.

Обов'язково враховуйте при розрахунку вартість однієї тонни металу в закупівлі, а також вартість виготовлення самої металоконструкції, тобто витрати на зварювання, обробку антикорозійним складом та монтаж. Тепер залишилося розібратися з тим, як зварити ферму із профільної труби.

Щоб зварювання ферм було якісним, необхідно дотримуватися низки рекомендацій. Серед них виділяють такі:

Щоб конструкція вийшла відповідно до вимог, важливо дотримуватися певного алгоритму роботи. Спочатку виконують розмітку ділянки. Для цього монтують вертикальні опори та заставні деталі. За необхідності металеві профільні труби можна відразу розмістити в ямах та забетонувати. Установку вертикальних опор вивіряють схилом, а щоб проконтролювати паралельність, натягують шнур.

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

Визначається розмір прольоту будівлі, який потрібно перекрити, вибирається форма даху та оптимальний кут нахилу схилу (або схилів).
Підбираються відповідні контури поясів металоконструкції з урахуванням призначення споруди, форми та розмірів даху, кута нахилу, передбачуваних навантажень.
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.
Далі потрібно розрахувати габарити панелей, ґрунтуючись на показниках навантажень під час експлуатації покрівлі – постійних та періодичних.
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.
Кут установки розкосів решітки становить від 35 ° до 50 °, рекомендоване значення 45 °.
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.
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 із 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.
Поєднання частин нижнього пояса кріплять з установкою 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.

Металеві ферми з профільної труби є незамінними при будівництві торгових павільйонів, спортивних комплексів, складів, промислових будівель.

У приватному домоволодінні їх можна використовувати під час зведення покрівлі або навісу.

Ці металовироби часто використовуються в індивідуальному будівництві, при цьому мало хто з нефахівців знає, як зробити розрахунок ферми з профільної труби.

Призначення ферм

Ферма – це горизонтальний каркас будівельного об'єкту, «скелет» перекриття. Ферми роблять із прямих металевих труб, з'єднуючи їх у вузлах жорстко або за допомогою шарнірів.

У результаті виходить навісна конструкція. Як правило, ця деталь покрівлі складається з верхнього та нижнього поясів, з'єднаних розкосами та стійками.

Такими системами перекривають великі прольоти. Вони дешевші за балки і допомагають знизити собівартість будівництва. Так зводять мости, заводи, стадіони, торгові центри.

Металеві системи продаються у готовому вигляді. Для приватника це дуже зручно, тому що в цьому випадку всі розрахунки вже зроблено.

Купити готову ферму – оптимальний варіант, тому що від правильного розрахунку навантаження на цю деталь залежить міцність усієї покрівлі. Зробити самостійно розрахунки та креслення ферми складно.

Щоб ферма із профільної труби прослужила довго, потрібно знати, як правильно вибрати матеріал, вміти розрахувати навантаження на кожну частину конструкції.

Крім того, потрібно знати, як зварити ферму - неправильно зварена система може призвести до обвалення всієї споруди. Купуючи готові типові ферми, ви будете позбавлені цих складнощів.

Розглянемо такий вид ферм, як кроквяна система. Такі конструкції необхідні для облаштування покрівлі.

На крокви закріплюють всі інші шари покрівельного пирога, тому вони мають бути міцними і довговічними.

Найкраще цим вимогам відповідають кроквяні системи з профільної труби, але в приватному домоволодінні можуть використовуватися і дерев'яні крокви.

Конструкцію кроквяної ферми вибирають, виходячи з форми верхнього перекриття будинку, кута нахилу даху та довжини прольоту.

Залежно від ухилу покрівлі використовують будівельні ферми наступних конструкцій:

похилість 22 – 30º - використовують трикутні ферми з профільної труби з висотою, що дорівнює 1/5 довжини прольоту;
похилість 15 – 22º - підійде система з висотою, що дорівнює 1/7 прольоту;
похилість 6 - 15º - ставлять трапецієподібні системи з висотою 1/7 або 1/9 прольоту.

Конструкції ферм із профільних труб за формою можуть бути:

напівкруглі;
двосхилі;
односхилі;
плоскі.

Для стель зі складною геометрією з високо піднятим над опорами центром використовують ферми з профільної труби, які називаються «полонсо». Вони є трикутником зі стійками ламаної форми.

Розрахунок форми

Для розрахунків знадобиться калькулятор та два нормативні документи:

СНиП, П-23-81, сталеві конструкції;
СНиП, 2.01.07-85, навантаження та впливу.

Взимку на покрівлі великої площі можуть зібратися тонни снігу. Конструкція повинна утримати цю вагу, її завданням є розподіл навантаження по опорах та лагах.

Висота в середині прольоту для ферми трикутного типу обчислюється за формулою Н=1/4×L, для ферм із паралельними, полігональними, трапецієподібними поясами - за формулою Н=1/8×L. L – довжина ферми.

Важливо: металеві ферми для односхилих дахів з нахилом не більше 10º повинні бути асиметричними.

Для двосхилим покрівлі зазвичай вибирають ферми з висячими кроквами. Кут ухилу розкосів повинен бути в межах 35 – 50º. Від точності обчислення залежить надійність та тривалий термін служби конструкції.

Порада: існують онлайн-калькулятори для розрахунку металевих ферм із профільної труби, їх можна знайти на сайтах будівельних організацій.

Виробивши розрахунки, роблять креслення ферми, підраховують скільки потрібно придбати матеріалу, а саме – профільної труби.

В індивідуальному будівництві для виготовлення ферм замість профільної труби можна використовувати полегшені металеві оцинковані профілі (ЛСТК).

Вони зручні тим, що їх можна скріплювати спеціальними болтами. Але частіше кроквяні системи виготовляють із сталевих балок, з'єднуючи їх зварюванням.

Профільні труби - будівельний металевий прокат, що є трубами з перетином некруглої форми. Найбільш поширені труби з квадратного та прямокутного профілю.

Профільні труби виготовляють із вуглецевої та легованої сталі. Вироби вітчизняного виробництва мають перетин від 1×1 см до 50×40 см та виготовляються з металу завтовшки від 0,1 до 2,2 см. Довжина труб – від 6 до 18 метрів.

Якщо довжина ферми перевищує 10 метрів, то металевими мають бути не тільки крокви, а й конькові опори з мауерлатом.

До недоліків крокв із профільованих труб відносять дорожнечу та значну вагу.

Виготовлення кроквяного виробу

При виготовленні системи із ЛСТК головні зв'язки виконують, прихоплюючи труби подвійними куточками.

До верхнього пояса перемички та розкоси монтують за допомогою куточків із нерівними сторонами, стикуючи їх по короткій стороні.

Деталі нижнього пояса теж стикують куточками із нерівними сторонами. Основні елементи з'єднують за допомогою накладних пластин.

Розглянемо докладніше виготовлення ферм із профільної труби зварним методом.

Якщо ви не знаєте, як зварити ферму з профільної труби, тому що взагалі ніколи не мали справи зі зварюванням, то доведеться звернутися до фахівця, оскільки кроквяна ферма – не та конструкція, на якій можна «набивати руку». Від якості швів на кроквяній фермі залежить міцність покрівлі.

Ферми краще виготовляти з прямокутних або квадратних труб, тому що наявні у них ребра забезпечать конструкції хорошу стійкість.

Кроквяну ферму потрібно виготовляти тільки зі сталі, стійкої до окислення та інших агресивних атмосферних факторів.

Товщина металу та переріз труби повинні відповідати параметрам, закладеним у проекті. Дотримання цих умов забезпечить кроквяної конструкції потрібну несучу здатність.

Кожен зварювальний шов перевіряють на якість, оскільки саме від нього залежатиме надійність майбутньої конструкції.

Коли зварювання ферм із профільної труби закінчиться, залишиться лише обробити шви антикорозійним складом та покрити їх фарбою.

Етапи зварювання покрівельної системи із металевих профільних труб:

вирівнюють верхній та нижній пояс;
вварюють між поясами перемички;
на конструкцію з двох поясів та розташованих до них під кутом 90 про перемичок приварюють розкоси - відрізки труби, зрізані під кутом.

Першу ферму можна використовувати як шаблон виготовлення інших.

Порада: різати металопрофіль під кутом найзручніше за допомогою різального верстата. Такий пристрій можна взяти напрокат або зробити самостійно із болгарки.

При невеликому обсязі робіт, наприклад, при виготовленні системи навісу або воріт, різати металопрофіль можна просто болгаркою.

Після завершення зварювання залишається тільки підняти конструкцію нагору та закріпити по верхній обв'язці згідно з розміченими лініями.

Для підйому системи із профільних труб на висоту доведеться використовувати підйомні механізми: кран або лебідку. Стропи закріплюють у вузлах верхнього пояса у 2 або 4 місцях.

Для тимчасового закріплення ставлять парні розчалки під кутом горизонту не більше 45 о. Потім труби приварюють до колон, попередньо перевіривши вертикальність системи.

Зварювання труб із металопрофілю – ще одна актуальна тема. Для з'єднання металопластикових труб можна використовувати ручне, дугове та газове зварювання.

Так як профільні труби роблять з вуглецевої та низьколегованої сталі (нержавіюча сталь використовують рідко), зварювати їх можна за звичайними технологіями.

Будь-які види гратчастих конструкцій, у тому числі і покрівельні ферми, виготовляють із сталі завтовшки не більше 1 см. Довжина з'єднань не повинна перевищувати 40 см.

Зварні з'єднання ферми по-різному розташовані у просторі, тому зварювання зручно виконувати напівавтоматом зі шлангом, дротом, заповненим флюсом, або дротом із самозахистом.

В індивідуальному будівництві використовують ручне зварювання окремими електродами. Автоматичне зварювання використовувати не економно.

У серійному виготовленні використовують контактне точкове зварювання зі збільшенням тиску. Фахівці не рекомендують виконувати з'єднання уривчастим способом.

Насамперед варять стикувальні шви, а потім кутові. Такий порядок дозволяє уникнути напруги металу у вузлі.

Якщо шви розташовані поблизу один від одного, перед виконанням другого шва потрібно охолодити метал для попередження пластичних деформацій.

Вузли зварюють, починаючи з середини. Спочатку накладають шви більшого перерізу, потім меншого. Кожен елемент системи прихоплюють із двох сторін.

Довжина з'єднання не повинна бути менше 3 см, катет з'єднання - не менше 0,5 см. Прихвати та зварний шов повинні бути виконані з одного матеріалу - це потрібно для сталості напруги металу у шві.

Будівельні технології швидко розвиваються. Ще недавно будівлі будували тільки з каменю чи дерева, зараз же потрібні споруди, які можна звести максимально швидко.

Це можна зробити, використовуючи профільовані труби з металу та сучасні матеріали: полікарбонат, пластик, профільований лист, плитні утеплювачі.

Без металевих ферм із профільної труби будівництво таких конструкцій було б неможливим.