Фермы из профильных труб имеют много преимуществ. С их помощью в наши дни строят жилые дома любых конфигураций, гаражи, а также некоторые приусадебные конструкции. Используют их, в том числе, и для создания парников. По своей себестоимости фермы обходятся владельцам участков совершенно не дорого. Их быстро конструировать и крепить к несущим элементам. Для надежного крепления данной конструкции понадобится качественный профиль, сварочный аппарат, болгарка и внимательность при проектировке.
У каждого, кто решил использовать такой тип конструкции на своем сооружении, должен быть четкий план, состоящий из:
По своей сути, ферма является уникальной конструкцией, связующей опорные элементы и образующая в результате готовый каркас. Среди специалистов она считается простой архитектурной металлоконструкции. Такая конфигурация отличается большим количеством преимуществ:
Фермы из профильной трубы получили большую популярность благодаря тому, что они идеально подходят для создания прочных опор под любой вид кровли. При этом на данные показатели не влияет вес кровельных материалов.
Стропильные фермы могут иметь совершенно разную форму конструкции и произвольные раскосы. К примеру, для приусадебных построек используют односкатную форму. Ее просто монтировать, и выдерживает такая конфигурация самые различные нагрузки. Двускатные образцы больше подходят для гаражей и домов.
Также по форме отличают арочную ферму. Она имеет выпуклую форму и считается одной из самых прочных.
Для правильного расчета ферм необходимо следовать определенным правилам.
Изготовление ферм не займет много времени. Все начинается с выбора качественного материала. Он и будет определять долговечность всего сооружения. Соединение всех металлических частей используют прихватки, а также специальные спаренные уголки.
Уголки с равными сторонами монтируются только в случае сопряжения деталей.
Стойки крепятся под углом в 90 градусов, а раскосы – 45 градусов.
Пример готовой конструкции фермы
Основные требования:
В основном за это отвечает два законодательных документа, которые определяют порядок расчета. Один вмещает информацию о нормах воздействия и допустимых нагрузках, а другой поможет определиться с типом стальной конструкции. С их помощью расчет фермы из профильной трубы можно осуществить быстро и максимально корректно.
Самое главное, что необходимо учесть – расчет производится по принципу экономии. После определения высоты пролета, длины и угла наклона всей конструкции расчет заканчивается последним пунктом – установлением оптимального расстояния между всеми комплектующими частями. Нагрузка пролета влияет на количество материала и его расположение.
Определить оптимальные значения сооружения можно на конкретном примере арочной фермы. Длина конструкции составляет 600 см. Каждый участок располагается на расстоянии в 105 см друг от друга. Высота арочного перекрытия равна 300 см. Стрела нижнего пояса в таком изделии будет равна 130 см. Радиус окружности внизу будет составлять 410 см. По условиям вычисления между радиусами угол составляет 105.9776˚.
Обозначения:
m н – длина профиля, который необходим для прокладки нижнего яруса ;
π – постоянное значение ;
R – радиус .
Чтобы вычислить необходимый показатель специалисты используют определенную формулу:
В результате получается следующее вычисление:
mн=3,14×4,1×106/180 = 758 см.
Следует заметить, что шаг между точками по углам будет равняться 55 см.
Наглядный пример демонстрирует, что фермы из профильной трубы рассчитываются достаточно просто и быстро.
Пример расчета
Обучающее видео с правилами расчета.
Профильные трубы, из которых изготавливают фермы, прочны, а поэтому имеют отличительные характеристики. Особенности всех конструкций распределяются на несколько основных факторов.
Количество поясов и показатель нагрузки считаются критически важными показателеми.
По данным характеристикам фермы делятся на:
Обе конструктивные особенности являются устойчивыми и могут выдерживать предельные нагрузки, угол наклона при этом, может быть произвольным. Но для обеспечения сооружению большего срока службы рекомендовано использовать второй тип. Он надежнее.
Фермы из профильной трубы также проектируются в зависимости от контуров и их форм. Как уже было сказано ранее, по последнему критерию конструкции делятся на односкатные, двускатные, прямые, а также в форме арки. Каждый из образцов используется для различных целей.
К примеру, изделия, имеющие параллельный пояс идеально подходят для кровли мягкого образца. Опора при этом достаточно проста и все ее части являются идентичными. Ее проще всего монтировать, поскольку этот процесс не требует особых знаний.
Односкатные металлические фермы наилучшим образом подходят для крепления жесткой кровли при необходимом значении высоты.
W-образная ферма
Существует много различных образцов ферм, которые позволяют реализовывать самые разнообразные конструкторские решения.
Виды ферм
Опытные специалисты могут собрать фермы из профильной трубы быстро. Для этого необходимо дать точные размеры и чертежи металлоконструкции. Но, если задача состоит в экономии бюджета на построение, монтаж можно выполнить самостоятельно. Для этого нужно, прежде всего, собрать основную конструкцию.
Для того чтобы ее создать используют преимущественно прямоугольные или квадратные металлические изделия. Они позволяют всей заготовке оставаться прочной на протяжении всего срока эксплуатации. В придачу к этому основную конструкцию из квадратного профиля проще крепить к основанию.
Первым этапом с использованием чертежей и расчетов свариваются все металлические части непосредственно самой фермы. Это выполняется на земле или в подготовленном помещении с ровными полами. Проверяется длина и ширина изделия.
После этого следует этап установки и фиксации опорных элементов, расположенных вертикально. Их правильная установка определяет надежность всей металлоконструкции. Для проверки можно использовать отвес. Он покажет, насколько точно удалось закрепить несущие опоры.
Как только опоры будут готовы, к стойкам приваривают продольно расположенные трубы. Их крепят для надежной сцепки элементов. Они придают всему сооружению устойчивости.
Когда основа готова наступает время крепления к ней фермы из профильной трубы. Заранее подготовленную конфигурацию с решетками поднимают и устанавливают сверху. Сразу же нужно проверять правильность сборки, в том числе и раскосы. Все углы должны находиться на своих местах и плотно прилегать к основанию. Когда все размеры и расположение конструкции проверено, металлические элементы привариваются друг к другу. Не стоит забывать про прихватки.
Пример соединения
В конечном итоге необходимо зачистить все соединительные места, где был применен сварочный аппарат, и аккуратно покрасить все части металлоконструкции.
Как результат, правильные расчеты, качественные материалы и внимательная сварочная работа позволяет создать идеальное перекрытие.
Видео с объяснением процесса сварки конструкции:
Металлические конструкции, состоящие из решетчатых стержней и профильной трубы, называют фермами. Для производства применяется парный материал, соединяемый специальными косынками. Для сборки такой конструкции в основном используют сварку, но иногда применяют клепки.
Ферма помогает перекрыть любой пролет. Длина не имеет большого значения. Но, чтобы правильно выполнить такой монтаж, требуется грамотный расчет. Если сварочные работы будут выполнены качественно, а план сделан без ошибок, останется только доставить наверх трубные сборки. Затем установить их согласно верхней обвязке, строго по разметке.
Навесы могут изготавливаться из самых разных материалов:
Однако в большинстве случаев каркас фермы изготавливается из специальной профильной трубы. Эта полая конструкция отличается от других высокой прочностью и одновременной легкостью. Сечение такой трубы может быть:
Для сварки фермы чаще всего пользуются прямоугольным или квадратным сечением. Такой профиль менее трудоемок при обработке.
Предельные нагрузки, которые может выдержать труба, зависят от нескольких факторов:
Профильные металлические трубы изготавливают, из специальной конструкционной стали (1-3пс/сп, 1-2пс(сп)). Иногда, когда возникают определенные обстоятельства, пользуются оцинкованной сталью или низколегированными сплавами.
Трубы с небольшим сечением выпускаются длинной 6 метров. Длина больших сечений достигает 12 метров. Диаметр трубы могут быть самыми разными. Минимальными считаются:
Чем толще стенка, тем выше прочность профиля. К примеру, изделия с очень большими размерами (300x300x12 мм) в основном применяются для строительства промышленных зданий.
Малогабаритные навесы, ширина которых меньше 4.5 метров, изготавливаются из профильной трубы с размерами 40x20x2 мм.
При ширине около 5,5 м, мастера советуют устанавливать трубу, сечением 40x40x2 мм.
Если длина навеса имеет большие размеры, рекомендуется воспользоваться трубами:
Прежде чем начать рассчитывать сечение трубы, необходимо определить оптимальный вид крыши. На выбор влияют ее габариты, угол наклона кровли и контура поясов.
Эти вышеперечисленные составляющие находятся в зависимости от нескольких условий:
Затем определяются габариты трубы. В зависимости от угла наклона подбирается длина. На определение высоты влияет марка материала, из которого будет сделано перекрытие.
Габариты трубы зависят также от способа транспортировки и общего веса всей металлоконструкции.
В том случае, когда расчет фермы из профильной трубы определил, что длина будет превышать 36 метров, необходимо дополнительно рассчитать строительный подъем.
Затем определяются габариты панелей. Все подсчеты опираются на значение нагрузки, которую обязана выдержать конструкция. Для кровли треугольного типа, скос должен достигать 45 градусов.
Завершает расчет определение точного расстояния между элементами металлоконструкции из профильной трубы.
Все точно распланировать в цифрах достаточно трудно, не имея специальных знаний. Поэтому лучше обратиться к профессионалам, которые проведут его на компьютере. Они всегда гарантируют высокое качество своих услуг.
Прежде чем приступить к строительству, стоит вновь проверить все расчеты, учитывая максимальную нагрузку, которое может испытать строение.
Кроме сделанных расчетов, качество монтажа зависит от правильности и точности плановых чертежей.
Сайт http://rama.sopromat.org/2009/?gmini=off предлагает провести расчет фермы с помощью онлайн программы, методом конечных элементов. Таким калькулятором могут пользоваться студенты и инженеры. Программа имеет понятный интерфейс, который поможет быстро выполнить нужные действия. Расчет можно сделать также частично бесплатной программой на сайте http://sopromatguru.ru/raschet-balki.php
Чтобы собрать каркас, необходимо воспользоваться услугами опытного сварщика. Сборка фермы считается очень ответственным делом. Необходимо уметь грамотно варить и понимать технологию сварки фермы.
Очень важно точно знать, какие узлы лучше собрать внизу, а затем поднять и закрепить на опоры. Чтобы работать с тяжелой конструкцией, придется воспользоваться специальной техникой.
Довольно часто металлические трубы опускают в траншею, затем заливают бетоном. Отвесом проводится проверка вертикальности монтажа. Чтобы контролировать параллельность, между последними стойками натягивают шнур. Все остальные выставляются согласно полученной линии.
Сваркой, к опорам приваривают продольные трубы.
Детали фермы свариваются на земле. Пояса конструкции соединяются перемычками и специальными раскосами. Затем готовые блоки поднимаются на определенную высоту. Они привариваются к проложенным трубам, в местах установки вертикальных опор.
Продольные перемычки ввариваются между фермами непосредственно по скату, чтобы можно было зафиксировать кровельный материал. В перемычках заранее делаются крепежные отверстия.
Соединительные участки хорошо зачищаются. Особенно это касается верхней части каркаса, на который затем будет накладываться кровля. Затем проводится обработка поверхности профилей. Выполняется:
Чтобы рассчитать габариты консольного козырька, необходимо учесть размер крыльца. Согласно установленным нормативам, размер верхней площадки обязательно должен превышать ширину двери (1,5 раза). При ширине полотна 900 мм, получается: 900 х 1,5 = 1350 мм. Такой должна быть глубина крыши, расположенной над входом. При этом ширина навеса должна превышать ширины ступеней на 300 миллиметров с двух сторон.
Консольные навесы чаще всего устанавливаются по всей площади крыльца. Они должны закрывать ступени. Число ступеней влияет на размер глубины крыши. Средняя величина определяется согласно установленным нормам СНиП: 250-320 мм. К этому размеру добавляется величина верхней площадки. Причем ширина навеса имеет регламентированное значение. Берется ширина ступеней в пределах (800-1200 миллиметров), к нему с двух противоположных сторон прибавляется 300 мм.
Рассчитываем размеры:
Обычно такие строения находятся вдоль стены здания. Для них остаются актуальными несколько видов конструкций:
Самая маленькая глубина равняется 1200 мм. Идеальной считается 2000 мм. Такое расстояние соответствует месту расположения опорного столба.
Расчет крыши согласно перпендикуляру будет иметь вид 2000+300 мм. Однако плоская кровля больше подходит для тех областей, где количество осадков имеет минимальное значение.
Если угол уклона = 30 о. прилегающий к нему катет (глубина крыши навеса по перпендикуляру) – 2300 мм, второй угол 60 о. Возьмем 2 катет за Х, он лежит напротив угла в 30 о. и по теореме равен половине гипотенузы, отсюда гипотенуза равна 2*Х, подставляем данные в формулу:
(2*Х) 2 = 2300 2 + Х 2
4*Х 2 - Х 2 = 5290000
Х 2 (4-1) = 5290000
3*Х 2 = 5290000
Х 2 = 5290000. 3
Х 2 = 1763333, (3)
Х = √1763333, (3) = 1327 мм – катет, который будет прилегать к стене дома.
Расчет гипотенузы (длины крыши с уклоном):
С 2 = 1327 2 + 2300 2 = 1763333 + 5290000 = 7053333
С = √7053333 = 2656 мм, проверяем: катет, лежащий против угла 30 о равен половине гипотенузы = 1327*2 = 2654, следовательно, расчет верен.
Отсюда рассчитываем общую высоту навеса: 2000-2400 мм – это минимальная эргономичная высота, рассчитываем с учетом наклона: 2000/2400 + 1327 = 3327/3737 мм – высота стены навеса возле дома.
Обычно устанавливают балочные конструкции. Чтобы своими руками изготовить навес для своего автомобиля, необходимо предварительно сделать чертеж, в котором должна учитываться классность автомобиля. Ширина стоянки должна быть равна габариту автомобиля, плюс один метр с двух сторон. Если будут парковаться две машины, необходимо учесть расстояние между ними — 0,8 метра.
Пример расчета навеса для машины среднего класса, ширина – 1600 -1750 мм, длина – 4200-4500 мм:
1600 /1750 + 1000 + 1000 = 3600/3750 мм – ширина навеса;
4200/4500 + 300 +300 = 4800/5100 мм – эргономичная длина, чтобы осадки не заливали площадку.
Расчет ширины навеса на две машины:
3600/3750 + 800 = 4400/4550 мм.
Обычно такой навес делается в глубине приусадебного участка. Эти конструкции устанавливают на фундамент, который может быть:
На выбор типа фундамента влияют размеры строения, а также характер почвы. Эти значения должны быть обязательно показаны на чертеже. Установленная беседка может иметь несколько размеров:
Для самостоятельного расчета такой конструкции, для проектирования чертежа, требуется учитывать несколько параметров.
Чтобы одному человеку было комфортно отдыхать, требуется 1,6-2 кв. метра площади пола.
При установке мангала прямо под навесом, зона отдыха должна быть отделена от него свободной площадкой. Ее ширина составляет 1000-1500 мм.
Ширина удобного сиденья — 400-450 мм.
Габарит стола 800х1200. Расчет ведется на одного человека (600 -800 мм). Для большого количества людей, размер может достигать 1200х2400 мм.
Варианты фермерских структур
Конструктивные особенности
Как рассчитать коробку из стальной трубы
Арочная ферма — пример расчета
Шпон из шпона — требования к материалам
Полезные советы — как правильно приготовить
Используя профилированные трубы для строительства ферм, легко создать структуру, которая может предотвратить значительные усилия.
Такие конструкции просты и подходят для строительства зданий, строительства дымохода для дымоходов, крепежных опор под крышей и козырьков. Формы и общие размеры кластеров зависят от цели конструкции и ее использования, будь то домашнее хозяйство или промышленное предприятие.
В этой статье мы обсудим, как сделать правильный и точный расчет наклона от трубы металлического профиля. Если этого не сделать, маловероятно, что модель будет поддерживать требуемую нагрузку.
Металлические конструкции из профильных труб характерны для крупномасштабных работ, но они намного экономичнее и проще, чем рынки, построенные из твердых материалов.
Профильные трубы получают из круглых труб с технологией горячей или холодной прокатки. В результате есть трубы, похожие на поперечные сечения различных геометрических форм, такие как прямоугольник, квадрат, полидр, овал, полуовал и т. Д. Для строительства ствола квадратные трубы более подходят, потому что они сильнее из-за наличия двух одинаковых твердых ребер.
Ферма представляет собой металлическую структуру, характеризующуюся наличием верхнего и нижнего уровней, которые соединены в виде сетки.
Кроме того, соединения не могут быть никакими, и их количество рассчитывается в соответствии с данной формулой.
Решение решетки включает:
Фермы, как правило, предназначены для соединения диапазонов в разных экономических целях.
Из-за наличия таких элементов, как носители, они несут значительные нагрузки без деформации, даже если они охватывают большие длины.
Как правило, ферма находится на земле или на специальных производственных объектах. Все элементы рамы взаимосвязаны сваркой или клепанием. Для строительства навеса, большого проекта здания или другого здания на крыше, готовая к сборке земля на ферме монтируется и размещается на подходящей конструкции, которая придерживается всех размеров.
Соединение диапазонов осуществляется различными металлообрабатывающими мельницами, например:
Фермы, похожие на треугольник и изготовленные из подобных труб, служат стропилами, а также элементами классических подшипников.
Арочные фермы пользуются большой популярностью благодаря их эстетике, а также сопротивлению тяжелым нагрузкам. В этом случае сводчатые фермы собираются в соответствии с более сложными данными, поэтому усилия распределяются равномерно по всем элементам фермы.
Строительство фермы для различных строительных проектов зависит от ожидаемой рабочей нагрузки и экономической цели.
В зависимости от количества полос:
Конструктивные сооружения предусматривают использование могил с различными контурами:
В зависимости от склона классические фермы классифицируются следующим образом:
Подходит для простой конструкции обычных перекрытий из профильной трубы.
Для покрытия диапазона малых и средних размеров используются треугольные типы шпона, сваренного из трубки малого диаметра, поскольку они достаточно прочны и легки.
Если длина пролета превышает 14 метров, конструкция обеспечивает поддержку вниз, прикрепленную к верхнему фланцу, и размер панели 150-250 см для двухзонной структуры с целым числом пластин.
Если дальность составляет более 20 метров, чтобы избежать изгиба несущей, необходимо предусмотреть установку элементов подконструкции конструкции, прикрепив ее к опорным колоннам.
В этом дизайне нет необходимости собирать длинные опоры в средней части, что позволяет уменьшить общий вес конструкции.
У такой фермы есть короткий столп, который заставляет несущую иметь продольный изгиб. Для углов 6-10 градусов фасады должны иметь асимметричную конструкцию. Определите высоту фермы, разделив длину диапазона на 7, 8 или 9, в зависимости от характеристик проекта.
Расчет любой металлической конструкции является важной и решающей фазой, независимо от конструкции которой она запланирована.
Расчет системы ножниц из профильной трубы сводится к следующим пунктам:
Для параллельных, многоугольных и трапециевидных полос: H = 1/8 × L. В этом случае высота верхнего пояса должна соответствовать 1/8 × L или 1/12 × L. Для треугольной фермы: H = 1/4 × LH = 1 / 5 × L.
Хотя другой вариант дороже, он более надежный, так как очень трудно работать в неподготовленном месте.
В диапазоне 36 метров и более необходимо рассчитать размер строительного лифта — реверсивную скорректированную кривую, которую он планирует во время работы.
Чтобы избежать значительных разногласий в расчетах, лучше использовать калькулятор построения.
На основе конкретной программы вы можете рассчитать любую металлическую структуру, в том числе кровельные ножницы из профильной трубы.
Правильные расчеты должны быть сделаны при строительстве фермы в форме дуги для нормального вязания крючком.
В этом случае, который соответствует диапазону размеров 6 метров, в промежутках между арками высотой 1,05 метра конструкция 1,5 метра, соответствующая сводчатой ферме, показывает, как выполняются все необходимые вычисления. Этот план рассчитан не только на его силу, но и на эстетику. диапазон длин нижнего уровня соответствует дуге 1,3 м (F), а радиус окружности в нижней полосе составляет 4,1 м (г).
Угол между радиусами составляет 105, 9776º (a).
Длина профильной трубки (м) для расположения нижнего ремня рассчитывается по формуле:
mh = Pi × R × a / 180, где:
mh — длина профиля нижнего ремня;
Pi — постоянное значение (3.14);
R — радиус фасада фасада;
a — угол между радиусами;
в конце концов, этого следует избегать:
mh = 3,14 × 4,1 × 106/180 = 7,58 м.
Конструктивные ступицы расположены на нижних участках ремня на расстоянии 55,1 см.
Для облегчения сборки желательно обойти это расстояние до 55 см, в то время как увеличение степени установки узла не рекомендуется. Удаление между крайними точками следует рассчитывать отдельно.
При диапазоне, не превышающем 6 метров, допускается не выполнять сложные вычисления и не использовать сварку.
Достаточно использовать одиночный или двойной пучок, сгибая структурный элемент с желаемым радиусом.
Тем не менее, вы должны, как правило, выбирать толщину металлических элементов, чтобы лук мог поддерживать все нагрузки.
Производство рабочих моделей ферм, особенно крупных, требует определенных характеристик труб.
Поэтому выбираются профильные трубки:
Все основные данные хранятся в определенных документах, которые позволяют вам ознакомиться с информацией о доступности типов труб профилей и выбрать материалы, подходящие для конкретных проектов.
Как правило, для производства сельскохозяйственных холдингов используются только высококачественные металлические изделия. Например, в твердых фермах только нержавеющая сталь более устойчива к атмосферным воздействиям. В этом отношении такие конструкции не требуют дополнительной защиты от коррозии.
После ознакомления с технологией сетевой сетки легко установить легкую и мощную раму для крыши или полупрозрачного материала.
Желательно учитывать некоторые оттенки:
Ну, самое главное — решить, как сварить коробку из профильной трубы.
Это особенно актуально, если есть необходимость сделать это на строительной площадке. Подобные конструкции выполняются сваркой, и поскольку требования к сварке предписаны для качества сварки, это невозможно сделать без хорошей сварочной машины и оборудования.
Стенды для кронштейна закреплены под прямым углом, а кронштейны под углом 45 градусов. Для начала лучше работать в сборке основных и вспомогательных элементов носителя, разрезая профильную трубку на разрезы в соответствии с размерами, указанными на рабочих чертежах. После этого структуры на земле начинают сваривать и постоянно контролировать геометрические размеры.
В процессе сварки необходимо контролировать качество каждого сварного шва. Это очень важно, потому что ферма находится на высоте и имеет определенный риск для других.
Металлические рынки Это стержневые системы, состоящие из ремней и решеток. Благодаря усилению такие конструкции не деформируются даже при обнаружении значительных нагрузок.
В зависимости от сложности формы они могут производиться непосредственно на строительной площадке или в условиях специализированного производства. Популярным материалом для изготовления резцов является квадратное или прямоугольное поперечное сечение.
Различные металлы и сплавы используются для изготовления профильных труб, которые могут использоваться при строительстве шпона:
Продается трубы небольших поперечных сечений длиной до 6 м, большие — до 12 м.
Толщина стенки и размер поперечного сечения выбираются в соответствии с запланированными нагрузками:
Структура стоячих положений включает верхнюю и нижнюю полосы и сеть, которая лежит между ними.
Компоненты решетки:
Ремни сельскохозяйственных хозяйств могут иметь разные контуры:
Для треугольной односторонней сети из профильной трубы она характеризуется сочетанием способности передавать высокие нагрузки с низкой материальной емкостью.
Такие конструкции могут быть установлены на крышах с высоким наклоном коньков. Минусы: сложность опорных узлов устройства, высокий расход материала.
Конструктивный вариант представляет собой треугольный наконечник, выполненный из профильной трубы.
Он часто используется для строительства крыши с прозрачным сотовым покрытием или монолитным поликарбонатом.
Это самый простой и экономичный вариант монтажа, который используется стойками и опорами одинакового размера. Фермы с параллельными лентами легко монтируются благодаря единой конструкции, большому количеству деталей того же размера и наименьшему числу соединений. Подходит для мягких и полупрозрачных крыш.
Подобно многоугольному, но имеет упрощенную схему установки.
Варианты моделей решетки:
Они характеризуются высокой интенсивностью и сложностью исполнения. Variante — sprigelnaya (с дополнительными стойками), полупрозрачный.
Выбор проектных возможностей в значительной степени зависит от наклона рампы:
Предполагается, что высота равна длине пролета, которая делится на 7. Чтобы увеличить высоту структуры несущей, используйте параметры со сломанной нижней полосой.
Нависающая ферма — ответственный конструктивный элемент, прежде чем делать это, обязательно выполнить вычисления и скомпилировать проект.
Реализация поселений должна быть доверена эксперту, поскольку правильный дизайн фермы из профильных труб в нескольких отношениях определяет функциональность не только крыши, но и всей конструкции. Если у вас есть определенные знания и создание небольших объектов, вы можете использовать специальные компьютерные программы «Autocad», 3D MAX, Arcon.
В то же время рассмотрим планируемые кровельные материалы, снежные и ветровые нагрузки, характерные для региона, тип почвы. Он также учитывает вероятные особые нагрузки, которые могут испытывать ферма, изготовленная из профиля трубы — штормы, ураганы, землетрясения.
Этот параметр позволяет избежать большой установки.
Для регионов с холодным климатом изделия из труб используются из низколегированных сталей, которые демонстрируют высокую устойчивость к низким температурам. В случае высокого риска коррозии следует использовать оцинкованные изделия.
Мероприятия по закупкам, монтажу и монтажу должны проводиться экспертами с соответствующими знаниями, навыками и инструментами.
Важно определить, какие работы могут быть выполнены ниже, а какие — после поднятия основной конструкции до места установки потребуется специальное строительное оборудование.
Процедура установки виниров из профильных труб при вязании крючком и других каркасных конструкций включает в себя следующие меры:
См. Также:
Разнообразие металлических ферм из трубы
Чертеж фермы из стального профиля
Как рассчитать арочную профильную ферму
Нормативы расчета профиля для фермы
Практические советы по расчету ферм из профилированных труб
В основе перекрытия любой хозяйственной постройки, будь то жилой дом, ангар, промышленный цех или целый стадион, закладывают специальный каркас – ферму.
Наибольшей популярностью в последнее время стали пользоваться фермы из профильной трубы. О том, какие бывают разновидности ферм из профильных труб, а также как сделать расчеты для изготовления той или иной конструкции, мы расскажем далее в материале.
Существует очень много разновидностей металлических ферм из профильной трубы, а в некоторых случаях они даже становятся основой для дымоходов.
Но чтобы вся конструкция была прочной и надежной, нужно правильно выполнить чертеж, по которому будет изготавливаться каркас.
Как правило, для изготовления ферм из профильной трубы применяют металлический профиль. Его форма бывает овальной, круглой, квадратной, но чаще всего используется прямоугольная профильная труба.
По строению конструкции из профильной трубы делятся на два типа: структурные элементы каркаса могут фиксироваться в одной плоскости; ферма может быть сложена из нижнего и верхнего поясов.
Кроме того, классификация ферм из прямоугольных труб основывается на таких факторах, как уровень нагрузки на профиль, угол наклона элементов, общий уклон конструкции, длина отдельных пролетов, а также характер расположения перекрытий.
Исходя из этих параметров, все типовые фермы из профильной трубы состоят из таких групп:
Как правило, эту норму берут за основу при расчете необходимой высоты конструкции, то есть заданную длину изделия просто делят на 5. Предпочтительна такая разновидность фермы, если конструкция должна быть максимально облегченной.
Если предполагаемая длина строения будет более 14 метров, то положение раскосов в конструкции фермы из профильной трубы для навеса будет вертикальным. На верхнем ярусе фиксируются куски профиля длиной 150-250 см. В результате весь каркас будет состоять из двух поясов, с количеством панелей, кратным двум. Обратите внимание на тот факт, что если ферма имеет очень большую длину – более 20 метров, понадобятся дополнительные опорные столбы, которые будут поддерживать стропильную систему и позволят перераспределить нагрузку по всей конструкции.
Нередко для сооружения каркаса для перекрытий пользуются схемой фермы Полонсо. Она представляет собой треугольную конструкцию, соединение в которой имеет форму затяжки. При ее сооружении раскосы получаются не очень длинными, что существенно облегчает массу всей фермы. Благодаря этому качеству, фермы из профильной трубы Полонсо применяют довольно часто.
По высоте такая конструкция не должна превышать 1/7 части длины строения. Если же потребуется увеличить высоту фермы, то ее нижний пояс должен состоять из ломаных сегментов.
Каркас под кровлю в форме трапеции изготавливают с применением панелей из металла, длина которых должна быть в пределах 1,5-2,5 метра. Если чертеж фермы из профильной трубы не предусматривает устройство подвесного потолка, то вместо раскосов можно воспользоваться треугольной решеткой.
По форме фермы из стальных профильных труб можно разделить на:
Наиболее востребованным и часто применяемым типом ферм из стального профиля являются арочные.
Их конструкция довольно прочна и эффективна, к тому же, такую ферму можно перекрыть листами поликарбоната. Однако чтобы добиться максимально равномерного распределения нагрузки на профиль арочной фермы, следует тщательно провести расчеты.
Для сооружения ферм арочного типа могут применяться как одиночные профильные трубы, так и предварительно сваренные вместе.
Составление чертежа и расчет фермы из профильной трубы производится с соблюдением такой методики:
А вот длина стального каркаса может варьироваться в зависимости от угла наклона крыши.
Выбор в значительной степени зависит от функционального назначения ангара, угла уклона крыши, а также типа кровельного материала.
Для фермы из треугольного профиля наклон будет составлять 45º.
Отметим, что для получения максимально правильных расчетов при подготовке чертежей для арочной фермы, лучше воспользоваться инженерным калькулятором.
К тому же, в помощь проектировщикам сейчас разработаны специальные компьютерные программы и алгоритмы, так что нет необходимости считать вручную.
Для того чтобы разобрать методологию расчета арочной фермы из профильной трубы, приведем пример с конкретными цифрами.
Отдельные участки фермы будут размещены на расстоянии в 105 см, причем максимальная нагрузка приходится на узловые точки.
При этом высота арки не будет больше 3 метров. Более того, желательно выполнить арку с высотой в 1,5 м, что сделает ее более прочной, безопасной и достаточно привлекательной внешне. Длина фермы (L) будет равна 6 метрам, а стрела нижнего пояса (f) составляет 1,3 метра. В нижнем ярусе радиус окружности (r) будет равен 4,1 метрам, а угол между радиусами равняется α=105.9776º.
Для расчета длины профиля для нижнего яруса, воспользуемся формулой:
mн=π×Rα/180, где
mн – длина профиля для нижнего яруса;
R – радиус окружности;
π – постоянная величина.
Таким образом, получим следующий расчет:
mн=3,14×4,1×106/180 = 7,58 метров.
При этом в нижнем поясе шаг между угловыми точками составит 55,1 см, а вот для крайних отрезков по обеим сторонам в поясе шаг нужно определить самостоятельно. Можно воспользоваться округленным значением в 55 см, однако, в любом случае нежелательно увеличивать длину шага.
Если ферма из профиля требуется для сооружения небольших размеров, то можно ограничиться количеством пролетов в 8-16 штук.
Если взять меньшее число пролетов, то панели по длине будут достигать 95,1 см с шагом между поясами в пределах 87-90 см. При наибольшем же числе отрезков шаг будет равен 40-45 см.
Для правильного выбора профиля, особенно, если он будет использоваться в крупных конструкциях, следует отталкиваться от показателей СНиП:
Руководствуясь указанными документами, можно определиться, какую разновидность фермы избрать для того или иного типа постройки, какой заложить угол наклона кровли, а также правильно подобрать сечение и размеры профильной трубы для опорных столбов.
В частности, регулярность и интенсивность осадков в зимний период может в значительной степени влиять на выбор профиля для фермы.Читайте также: «Как сварить ферму из профильной трубы – инструкция и рекомендации».
Для наглядности, рассмотрим реальный пример расчетов для односкатной фермы из профильной трубы. Строиться будет навес с размерами 4,7×9 метров. В передней части он должен опираться на опорные столбы, а задняя часть будет закреплена на жилом доме. Расположена постройка будет в Краснодарском крае, где уровень снеговой нагрузки в зимнее время составляет 84 кг/м2.
Общий уклон конструкции составит всего 8 градусов.
Каждая из стоек будет иметь высоту в 2,2 метра, и весить порядка 150 кг. При этом нагрузка на них будет достигать 1100 кг. В таком случае неприемлемы ни круглые, ни овальные профильные трубы. Воспользоваться нужно квадратными 45 мм профилированными изделиями с толщиной стенки в 4 мм.
Как вариант, конструкцию фермы можно слегка видоизменить, добавив к ней 2 параллельно идущих пояса с косой решеткой между ними, в таком случае можно обойтись профилями со стенкой 3 мм и сечением 25 мм. Высота фермы в 40 см предполагает использование профилированных труб сечением 35 мм и стенками в 4 мм.
Соотношение сечения профиля и толщины стенок в зависимости от нагрузки можно найти в ГОСТ 30245.
Чтобы профили в арочной ферме были защищены от воздействия окружающей среды и были надежны, они должны быть изготовлены из качественного материала, предпочтительно, из легированной стали с достаточным включением углерода.
При разработке проекта металлической фермы стоит обращать внимание на ряд нюансов:
Сборка и сварка ферм из профилированных металлических труб должна производиться с соблюдением таких норм:
Фиксируются встык они по наименьшим сторонам, имеющим различную длину.
Как правило, таким приемом пользуются, когда нужно сделать навес длиннее.
Если же профиль из легированной стали, то в покраске он не нуждается.
Таким образом, для многочисленных построек хозяйственного или промышленного применения очень часто изготавливают фермы из профилированных труб. Ввиду значительной сложности и трудоемкости процесса расчетов, проектирование и создание чертежа лучше доверить профессионалам.
Преимущества использования металлических стропил
Классификация могил из профильной трубы
Как рассчитать как уклон
Расчет металлического стержня
Примеры расчета
Рекомендации по выбору труб и созданию металлоконструкций
Граффы из профильной трубы часто используются в различных строительных отраслях.
Такие хозяйства структурно состоят из металлических конструкций, которые состоят из отдельных стержней и имеют форму сетки. Поскольку строительство сплошных балок, фермы дешевле и трудоемки. Для соединения трубных шлангов можно использовать как сварочный процесс, так и заклепки.
Рынки металлических профилей подходят для создания удлинения, независимо от их длины, но это возможно, дизайн должен быть рассчитан с точностью до сборки.
Если расчет металлической подложки был правильным и вся работа над сборкой металлоконструкций была выполнена правильно, законченная ферма должна быть поднята и установлена только на поясе.
Порезы из профильной трубки имеют много преимуществ, в том числе:
Все металлические структуры на ферме имеют несколько общих параметров, которые обеспечивают разделение ферм на виды.
Эти параметры включают:
Структура висячей фермы включает две полосы — верхнюю и нижнюю.
В зависимости от контуров выделяются следующие типы металлоконструкций:
Такие структуры чаще всего используются в качестве поддержки кровельных кровельных кровельных материалов. Ферма с параллельным поясом создается из тех же частей с одинаковыми размерами.
Готовая конструкция достаточно прочная, что обеспечивает жесткость сборок.
Как правило, рынки с треугольным контуром используются для установки крыши, которые расположены под большим уклоном. Среди недостатков таких хозяйств следует отметить значительные суммы дополнительных затрат, связанных с массой отходов в процессе производства.
В зависимости от угла фермы фермы делятся на три категории:
В этом случае соотношение между длиной и высотой окончательной структуры составляет 5: 1. Фермы с таким градиентом, которые отличаются своим меньшим весом, отлично подходят для размещения коротких диапазонов в частной конструкции. Как правило, фермы с таким наклоном имеют треугольный контур.
Если необходимо увеличить высоту завершенной конструкции, нижний ремень выглядит сломанной.
В случае пролета, длина которого превышает 14 м, необходимо использовать тормоза.
Верхний ремень должен быть оснащен длиной панели около 150-250 см. С таким же количеством панелей строится конструкция, состоящая из двух полос.
Для расстояний более 20 м металлическая конструкция должна быть усилена дополнительными опорными элементами, которые соединены с опорными колоннами.
Чтобы уменьшить вес готового металла, вы должны позаботиться о ферме Полонсо. Он включает две системы треугольной формы, которые связаны с затягиванием. С помощью этой схемы вы можете обойтись без больших скобок на средних панелях.
Когда вы создаете ферму с наклоном около 6-10 градусов для крыши с крышами, вы должны помнить, что окончательный дизайн не должен быть симметричным.
Расчеты должны учитывать все требования к металлоконструкциям с национальными стандартами. Чтобы создать наиболее эффективную и надежную конструкцию, на этапе проектирования должен быть подготовлен качественный чертеж, показывающий все элементы носителя, их размеры и соединение с несущей конструкцией.
Прежде чем вы получите свою ферму для приюта, необходимо определить требования к конечной ферме, а затем начать с экономики, избегать ненужных затрат.
Высота тростника определяется типом перекрытия, общим весом структуры и возможностью дальнейшего движения. Длина металлической конструкции зависит от ожидаемого наклона (для конструкций длиной более 36 м также необходимо рассчитать строительный лифт).
Выберите панели таким образом, чтобы они могли обрабатывать нагрузки, которые будут отображаться на ферме.
Расы могут иметь разные углы, поэтому этот параметр также должен учитываться при выборе досок. В случае треугольных решеток оно составляет 45 градусов и имеет угол наклона 35 градусов.
Вычисление крыши из профиля шланга заканчивается путем определения расстояния, на котором узлы будут построены относительно друг друга. Этот индикатор, как правило, совпадает с шириной выбранных пластин.
Оптимальный индикатор шага для общей структуры составляет 1,7 м.
При расчете одной фермы следует понимать, что ее пропускная способность будет возрастать по мере увеличения высоты конструкции.
Кроме того, при необходимости следует дополнить схему фермы с несколькими подкреплениями, которая может укрепить структуру.
Получение труб для металлических предметов стоит начинать со следующих рекомендаций:
Последним параметром, который необходимо учитывать при расчетах, является также стоимость материала.
Прежде всего, вам нужно учитывать стоимость трубы (помните, что цена трубы определяется их весом, а не длиной). Во-вторых, стоит спросить о стоимости сложных работ по изготовлению металлоконструкций.
Прежде чем готовить фермы и выбирать лучшие материалы для будущего дизайна, стоит прочитать следующие рекомендации:
вывод
Фермы из профильной трубы очень гибкие и подходят для широкого круга задач.
Производственные фермы нельзя назвать просто, но если вы подходите ко всем этапам работы со всей ответственностью, результат будет надежным и качественным.
Этот тип узла используется для расчета и проверки трубчатых соединений стальных элементов с круглыми, квадратными и прямоугольными сечениями в соответствии с рекомендациями Еврокода 3: 2005.
Расчет узлов влияет на следующие соединения труб: k, n, kt, T, Y и X. Можно также использовать I-лучи в качестве пояса в соединениях и использовать консоль (горизонтальные, боковые панели), приваренную на ленточной ферме (см. ,
Взгляните на картинку ниже.
Группа усилий, которые необходимо учитывать при расчете города:
Методы расчета грузоподъемности отдельных стержней в узле следует выбирать на основе следующих руководств:
Предполагается, что тестирование мощности узла NRdi с помощью щетки эквивалентно проверке прочности этих соединений.
Поэтому при сварке мы рассматриваем как угловые швы. Прочность суставов проверяется в соответствии с Еврокодом 3: 2005.
Это приемлемо
длина сварного шва равна их фактической длине.
Если шланг подсоединен под плоским углом
Для ремней, изготовленных из прямоугольных и квадратных труб, предполагается, что некоторые участки сварных швов неэффективны.
В случае, если существует расстояние между стержнями, предполагается, что продольные участки швов (относительно оси ремня) являются полностью эффективными и что эффективность поперечных сечений различна.
Раздел 3 (внутренний сварной шов) наклонных стержней узла участвует в передаче силы от одного стержня к смежной секции, а отдел 4 (внешний сварной шов) исключается из участия в больших углах наклона.
Рассчитанные участки филевых сварных швов:
а) рассчитанное поперечное сечение провода для θ > 50 °
а) расчетное сечение сварного шва для θ ≤ 50 °
Уменьшенная длина сварных соединений в соединениях K и N равна:
Значение l4 в интервале (50 градусов, 60 градусов) должно быть линейно интерполировано.
В связи с прикреплением стержней предполагается, что сварные швы подсчитываются по всем четырем сторонам соединяемых труб, а их длины рассчитываются в соответствии с фактическими размерами муфты.
Длина сварных швов в соединениях K и N:
Процедура расчета напряжения в отдельных участках сварных соединений такая же, как и для стыков с зазором между стержнями.
См. Также:
Распределение сил и напряжений в сварных соединениях
Разделы 3 не эффективны, если значения b малы
Предполагается, что длина сварного шва эффективна:
Применив профильную трубу для монтажа ферм, можно создавать конструкции, рассчитанные на высокие нагрузки. Легкие металлоконструкции подходят для возведения сооружений, обустройства каркасов под дымоходы, монтажа опор для кровли и козырьков. Вид и габариты ферм определяют в зависимости от специфики использования, будь то домашнее хозяйство или промышленная сфера. Важно грамотно выполнить расчет фермы из профильной трубы, иначе конструкция может не выдержать эксплуатационные нагрузки.
Навес из арочных ферм
Металлические фермы из трубопроката отличаются трудоемкостью в монтаже, но они экономичнее и легче конструкций из сплошных балок. Профилированная труба, которую изготавливают из круглой путем горячей или холодной обработки, в поперечном разрезе имеет вид прямоугольника, квадрата, многогранника, овала, полуовала или плоскоовальную форму. Удобнее всего монтировать фермы из квадратных труб.
Ферма – это металлоконструкция, в состав которой входит верхний и нижний пояс, а также решетка между ними. К элементам решетки относятся :
Конструктивные элементы металлической фермы Фермы в первую очередь предназначены для перекрытия пролетов. За счет ребер жесткости они не деформируются даже при использовании длинных конструкций на сооружениях с большими пролетами.
Изготовление металлических ферм производится на земле или в производственных условиях. Элементы из профильных труб обычно скрепляются между собой при помощи сварочного аппарата или клепок, могут использоваться косынки, парные материалы. Чтобы смонтировать каркас навеса, козырька, крыши капитальной постройки, готовые фермы поднимают и крепят к верхней обвязке согласно разметке.
Для перекрытия пролетов применяются различные варианты ферм из металла. Конструкция может быть :
Треугольные фермы, изготовленные из профильной трубы, используются как стропила, в том числе для монтажа простого односкатного навеса. Металлоконструкции в виде арок пользуются популярностью благодаря эстетичности внешнего вида. Но арочные конструкции требуют максимально точных расчетов, поскольку нагрузка на профиль должна распределяться равномерно.
Треугольная ферма для односкатной конструкции Выбор конструкции ферм навесов из профильной трубы, козырьков, стропильных систем под кровлей зависит от расчетных эксплуатационных нагрузок. По количеству поясов различаются :
В строительстве можно использовать фермы с различным контуром :
Очертания поясов ферм В соответствии с величиной угла наклона типовые фермы подразделяют на следующие виды :
Перед тем как рассчитать ферму, необходимо подобрать подходящую конфигурацию крыши, учитывая габариты сооружения, оптимальное количество и угол наклона скатов. Также следует определить, какой контур поясов подойдет для выбранного варианта крыши – при этом принимаются во внимание все эксплуатационные нагрузки на кровлю, включая осадки, ветровую нагрузку, вес людей, производящих работы по обустройству и обслуживанию навеса из профильной трубы или кровли, монтажу и ремонту оборудования на крыше.
Чтобы выполнить расчет фермы из профильной трубы, необходимо определить длину и высоту металлоконструкции. Длина соответствует расстоянию, которое должна перекрывать конструкция, при этом высота зависит от запроектированного угла наклона ската и выбранного контура металлоконструкции.
Расчет навеса в итоге сводится к тому, чтобы определить оптимальные промежутки между узлами фермы. Для этого требуется рассчитать нагрузку на металлоконструкцию, выполнить расчет профильной трубы.
Неправильно рассчитанные каркасы кровли несут угрозу для жизни и здоровья людей, поскольку тонкие или недостаточно жесткие металлоконструкции могут не выдержать нагрузок и разрушиться. Поэтому рекомендуется доверить расчет металлической фермы профессионалам, знакомым со специализированными программами .
Если принято решение выполнить вычисления самостоятельно, необходимо воспользоваться справочными данными, в том числе о сопротивлении трубы на изгиб, руководствоваться СНиП. Правильно рассчитать конструкцию без соответствующих знаний сложно, поэтому рекомендуется найти пример расчета типовой фермы нужной конфигурации и подставить в формулу необходимые значения .
На этапе проектирования составляется чертеж фермы из профильной трубы. Подготовленные чертежи с указанием размеров всех элементов упростят и ускорят изготовление металлоконструкций.
Чертеж с размерами элементов 
Изготовление конструкции из профильной трубы Чтобы обеспечить необходимую точность расчетов, используйте строительный калькулятор – подходящую специальную программу. Так вы сможете сопоставить свои и программные расчеты для того, чтобы не допустить большого несоответствия в размерах!
Чтобы сварить ферму для навеса в виде арки, применяя профильную трубу, необходимо правильно рассчитать конструкцию. Рассмотрим принципы расчета на примере предполагаемого сооружения с пролетом между опорными конструкциями (L) 6 метров, шагом между арками 1,05 метра, высотой фермы 1,5 метра – такая арочная ферма выглядит эстетично и способна выдержать высокие нагрузки. Длина стрелы нижнего уровня арочной фермы при этом составляет 1,3 метра (f), а радиус окружности в нижнем поясе будет равен 4,1 метра (r). Величина угла между радиусами: а=105.9776°.
Схема с размерами арочного навеса Для нижнего пояса длину профиля (mн) рассчитывают по формуле:
mн = π×R×α/180 , где:
mн – длина профиля из нижнего пояса;
π – постоянная величина (3,14);
R – радиус окружности;
α – угол между радиусами.
В результате получаем:
mн = 3,14×4,1×106/180 = 7,58 м
Узлы конструкции располагают в участках нижнего пояса с шагом 55,1 см - допускается округлить значение до 55 см, чтобы упростить сборку конструкции, но увеличивать параметр не следует. Расстояния между крайними участками требуется рассчитать индивидуально.
Если длина пролета составляет менее 6 метров, вместо сварки сложных металлоконструкций можно воспользоваться одинарной или двойной балкой, выполнив сгиб металлического элемента под выбранным радиусом. В этом случае расчет арочных ферм не требуется, но важно правильно подобрать сечение материала, чтобы конструкция выдерживала нагрузки.
Чтобы готовые конструкции перекрытий, в первую очередь крупногабаритные, выдерживали проверку на прочность на протяжении всего срока эксплуатации, трубопрокат для изготовления ферм подбирается на основании:
Данные из указанных источников позволят ознакомиться с видами профильных труб и выбрать оптимальный вариант с учетом конфигурации сечения и толщины стенок элементов, конструктивных особенностей фермы.
Навес для авто из трубопроката Фермы рекомендуется изготавливать из трубопроката высокого качества, для арочных конструкций желательно выбрать легированную сталь. Чтобы металлоконструкции были устойчивы к коррозии, сплав должен включать большой процент углерода. Металлоконструкции из легированной стали не нуждаются в дополнительной защитной окраске.
Зная, как сделать решетчатую ферму, можно смонтировать надежный каркас под светопрозрачный навес или кровлю. При этом важно учитывать ряд нюансов.
Важно представлять, как сварить ферму из профильной трубы, если металлоконструкцию требуется собрать непосредственно на строительной площадке. Если нет навыков ведения сварочных работ, рекомендуется пригласить сварщика с профессиональным оборудованием.
Сварка элементов фермы Стойки металлоконструкции монтируют под прямым углом, раскосы – под наклоном в 45°. На первом этапе нарезаем из профильной трубы элементы в соответствии с размерами, указанными на чертеже. Собираем на земле основную конструкцию, проверяем ее геометрию. Затем варим собранный каркас, используя уголки и накладные пластины, где они требуются.
Обязательно проверяем прочность каждого сварного шва . От их качества и точности расположения элементов зависит прочность и надежность сваренных металлоконструкции, их несущая способность. Готовые фермы поднимают наверх и крепят к обвязке, соблюдая шаг установки согласно проекту.
Ферма — это система обычно прямолинейных стержней, которые соединяются между собой узлами. Это геометрически неизменяемая конструкция с шарнирными узлами (рассматриваются как шарнирные в первом приближении, так как жесткость узлов влияет на работу конструкции несущественно).
За счет того, что стержни испытывают только растяжение либо сжатие, материал фермы используется более полно, чем в сплошной балке. Это делает такую систему экономичной по затратам материала, но трудоемки в изготовлении, поэтому при проектировании нужно учитывать, что целесообразность использования ферм растет прямо пропорционально ее пролёту.
Фермы широко используются в промышленно-гражданском строительстве. Их применяют во многих строительных отраслях: покрытие зданий, мосты, опоры под линии электропередач, транспортные эстакады, грузоподъёмные краны и т.д.
Основные элементы ферм — это пояса, из которых состоит контур фермы, а также решетка, состоящая из стоек и раскосов. Эти элементы соединяются в узлах путем примыкания или узловыми фасонками. Расстояние между опорами называется пролётом. Пояса ферм обычно работают на продольные усилия и изгибающие моменты (как и сплошные балки); решетка фермы принимает на себя в основном поперечную силу как и стенка в балке.
По расположению стержней фермы подразделяются на плоские (если все в одной плоскости) и пространственные. Плоские фермы способны воспринимать нагрузку только относительно собственной плоскости. поэтому их необходимо закреплять из своей плоскости с помощью связей или других элементов. Пространственные же фермы создаются, чтобы воспринимать нагрузку в любом направлении, так как создают жесткую пространственную систему.
Классификация по поясам и решеткам
Для разных видов нагрузок применяются различные виды ферм. Их классификаций множество, в зависимости от разных признаков.
Рассмотрим типы по очертанию пояса :
а — сегментные; б — полигональные; в — трапецеидальные; г — с параллельным расположением поясов; д — и — треугольные
Пояса фермы должны соответствовать статической нагрузке и виду нагрузки, которая определяет эпюру изгибающих моментов.
Очертания поясов во многом определяет экономичность фермы. По количеству используемой стали наиболее эффективна сегментная ферма, но она же является самой сложной в изготовлении.
По типу системы решетки фермы бывают :
а — треугольные; б — треугольные с дополнительными стойками; в — раскосные с восходящими раскосами; г — раскосные с нисходящими раскосами; д — шпренгельные; е — крестовые;
ж — перекрестные; з — ромбические; и — полураскосные
Для производства использует сталь, толщиной 1,5 — 5 мм. Профиль может быть круглый или квадратный.
Трубчатый профиль для сжатых стержней наиболее эффективен с точки зрения расхода стали за счет благоприятного распределения материала относительно центра тяжести. При одинаковой площади сечения он имеет наибольший радиус инерции по сравнению с другими видами проката. Это позволяет проектировать стержни наименьшей гибкости и уменьшить расход стали на 20%. Также существенным преимуществом труб считается их обтекаемость. Благодаря этому давление ветра на такие фермы меньше. Трубы легко чистить и красить. все это делает трубчатый профиль выгодным для использования в фермах.
При проектировании ферм нужно стараться центрировать элементы в узлах по осям. Это делается, чтобы избежать дополнительных напряжений. Узловые сопряжения ферм из труб должны обеспечивать герметичное соединение (необходимо предотвратить возникновение коррозии во внутренней полости фермы).
Наиболее рациональными для трубчатых ферм являются бесфасоночные узлы с примыканием стержней решетки прямо к поясам. Выполняются такие узлы с помощью специальной фигурной резки концов, что позволяет минимализировать затрату труда и материала. Центрируют стержни по геометрическим осям. При отсутствии механизма для такой резки сплющивают концы решетки.
Такие узлы допустимы не для всех видов стали (только низкоуглеродистая или другая с высокой пластичностью). Если трубы решетки и поясов одинакового диаметра, то целесообразно соединять их на кольце.
Возведение при угле наклона крыши 22-30 градусов
Угол наклона крыши считается оптимальным для двускатной крыши 20-45 градусов, для односкатной 20-30 градусов.
Конструкция покрытий зданий состоит обычно из поставленных рядом стропильных ферм. Если они связаны между собой только прогонами, то система образуется изменяемая и может потерять устойчивость.
Чтобы обеспечить неизменяемость конструкции, проектировщики предусматривают несколько пространственных блоков из соседних ферм, которые скрепляются связями в плоскостях поясов и вертикальными поперечными связями. К таким жестким блокам крепятся другие фермы с помощью горизонтальных элементов, что и обеспечивает устойчивость конструкции.
Для расчета покрытия здания необходимо определиться с углом наклона кровли. Этот параметр зависит от нескольких факторов:
Если угол наклона значительный, то использую фермы треугольного типа. Но они имеют некоторые недостатки. Это сложный опорный узел для которого необходимо шарнирное сопряжение, что делает всю конструкцию менее жесткой в поперечном направлении.
Обычно нагрузка, действующая на конструкцию, прикладывается в местах узлов, к которым крепятся элементы поперечных конструкций (например, навесной потолок или прогоны кровли). Для каждого вида нагрузки желательно определять усилия в стержнях отдельно. Виды нагрузок для стропильных ферм:
Для определения постоянной расчетной нагрузки следует сначала найти грузовую площать, с которой она будет собираться.
Формула для определения нагрузки на кровлю:
F = (g + g1/cos a)*b ,
где g — собственная масса фермы и ее связей, горизонтальной проекции, g1 — масса кровли, а — угол наклона верхнего пояса относительно горизонта, b — расстояние между фермами
Исходя из этой формулы, чем больше угол наклона, тем меньше нагрузка, действующая на кровлю. Однако, следует учитывать, что увеличение угла влечет за собой и значительное повышение цены за счет увеличения объёма строительных материалов.
Также при проектировании крыши учитывается регион строительства . Если предполагается значительная ветровая нагрузка, то угол наклона закладывают минимальный и крышу делают односкатной.
Снег — нагрузка временная и загружает ферму только частично. Загружение половины фермы может быть очень невыгодным для средних расковов.
Полная снеговая нагрузка на кровлю рассчитывается по формуле :
Sр – расчетное значение снегового веса на 1 м2 горизонтальной поверхности;
μ – расчетный коэффициент, для учета наклона кровли (согласно СНиПу, равняется единице, если угол наклона меньше 25 градусов и 0.7, если угол от 25 до 60 градусов)
Давление ветра считается значимым только для вертикальных поверхностей и поверхностей, если их угол наклона к горизонту больше 30 градусов (актуально для мачт, башен и крутых стропильных ферм). Ветровая нагрузка как и остальные сводится к узловой.
При проектирование трубчатых стропильных ферм следует учитывать их повышенную жесткость на изгиб и значительное влияние жесткости соединений в узлах. Поэтому для трубчатых профилей расчет ферм по шарнирной схеме допускается при отношении высоты сечения к длине не более 1/10 для конструкции, которые будут эксплуатироваться при расчетной температуре ниже -40 градусов.
В других случаях необходим расчет на изгибающие моменты в стержнях, возникающие из-за жесткости узлов. При этом можно осевые усилия вычислять по шарнирной схеме, а дополнительные моменты находить приближенно.
При предварительном подборе для поясов значение гибкости принимается от 60 до 80, для решетки 100-120.
Подводим итоги
При грамотном проектировании стропильной системы можно значительно сократить количество используемого материала и сделать строительство кровли значительно дешевле. Для правильного расчета необходимо знать регион строительства, определиться с типом профиля, исходя из назначения и вида объекта. Применив правильную методику для нахождения расчетных данных, можно достигнуть оптимального соотношения между ценой возведения конструкции и ее эксплуатационными характеристиками.
