Ферма для навеса

Проектирование металлической стропильной фермы

Данную работу, проектирование и расчет односкатной фермы 9,0 м, предложила директор проектной фирмы. Я им когда-то выполнил пару объектов в период загруженности летом. Эта задача относится к несложным, и обычно проектировщики сами справляются. Видимо большие объёмы изготавливания, а в этом случае Заказчик может и заказать недорогую проверку и на стороне.

Да интересный момент, не знаю зачем им нужны стропильные фермы, когда можно было бы обойтись и прокатной балкой, а ёё расчёт может выполнить рядовой специалист. В пользу этого выбора, видимо, встал вопрос эстетики. Профессионально спроектированная стропильная кровельная система — смотрится весьма привлекательно!

Так вот выполнил этот проект КМ, то есть подготовил рабочий чертёж и оформил соответствующий расчёт. А здесь выкладываю ради образца своих возможностей и для начинающих конструкторов стальных конструкций. Металлоконструкция покрытия кровли выполнена из профильной трубы, так как самый оптимальный вариант. Здесь не привожу проверку узла примыкания раскосов к поясу, ранее изучал и знаю сколько должен быть коэффициент запаса по прочности. Дополнительно можно было привезти проверку опорного фланца, его я интуитивно принимаю, вопросов ко мне не было.

Отчет проверки устойчивости элементов односкатной фермы

Проектирование односкатной фермы

Подобный расчет односкатной фермы проделывается для каждой проектируемой стропильной конструкции:

  1. Построение правильной геометрической фермы, которая зависит от шага прогонов и оптимальной высоты фермы. Чем меньше высота тем тяжелее больше расход металлопроката. При этом соблюдаю конструктивные нормы СП16.13330.2011, который нет в версии 2017 — угол примыкания не менее 30°!
  2. Сбор нагрузок на узлы фермы. Определений сочетаний каждого вида нагрузок. Например у снеговой нагрузки есть несколько видов распределение на кровле!
  3. Задание расчетной модели. На этом этапе определяется тип конечного элемента, наличие связей и жестокостей.
  4. Предварительный подбор сечений и как следствие подбор необходимого.

В конце концов оформление чертежа КМ, который приведён выше!

Есть некие калькуляторы, которые мне попадались, — они не учитывать неразрезной тип поясов. А так же условия раскрепления элементов, так что будьте аккуратней при проектировании своими руками навесов, крыш и т.п.

Проектирование металлической фермы (систем) со всеми расчетами (сбор нагрузок, точная расчётная модель и сочетания нагрузок). Именно за счёт этого получаются лёгкие конструкции стальных фермы. В реальности небольшая вероятность что вам, как заказчику, будут просчитывать ферму полностью -«это ни кому не нужно»! Чаще всего, берется ферма по серии и интуитивно увеличиваются сечения элементов. Если повезет то сделают расчет металлических ферм и будет точнее к совершенной.

Итак субъективно: на первом месте почти все фермы тяжелее чем должны быть (более 10%), на втором месте фермы со слабым местом (1-3%) и на третьем месте это идеальные — фермы стальные Легкие (5%). Все проектируют как умеют не более, подобно врачам — лечат как умеют.

Расчет металлических ферм любой формы и габаритов

  • Каждый проект уникальный — соответственно индивидуальный подход. Проектирование и расчет металлических ферм без применений типовых серийных решений:
    а) определение оптимальной геометрии фермы;
    б) проектирование системы связей — задание расчётных длин элементов
    в) Определение сечений элементов после расчета металлической фермы
    г) Расчёт узлов ферм (узел примыкания элементов решётки, фланцевый узел, опорный узел)
    д) Проверка сечений элементов связей
    е) расчет прогонов, с учётом наклона и промежуточных связей
  • Легкость (экономичность). Обеспечивается достаточным опытом всех требуемых расчетов
  • Быстрота выполнения проекта. Определяется профессиональным подходом, как правило до 5 дней
  • Доступная цена проектирования стальных ферм. Обеспечивается работой без посредников, а так же нет необходимости платить за печать (СРО)
  • Проектирование стропильных (подстропильных) ферм любой конфигурации и сложности.
  • Пример расчета фермы и чертежей

Фермы профильной трубы

На мой взгляд это самые оптимальные вид стропильных систем, которые и просты в изготовлении. При пролётках 15-35м независимо от нагрузок, если округлить, получаются стропильные фермы стальные легкие. При расчёте данной фермы обычно возникает трудность, от лени проектировщиков, с расчётом узла примыкания решётки к поясу. Есть в СП 294.1325800.2017СП 16.3330.2011 точный алгоритм расчёта, но он весьма ёмкий. Лень проектировщика в том что бы разобраться с расчётом. Есть программы которые это дело считают, но могу сказать что между ними есть отличия, хотя в том что они разработаны по разным рекомендациям.

Проектировщики пользуются серией по типу Молодечно и стараются применять серийные фермы в проектах. Но бывает часто что необходимо сконструировать ферму с нестандартной геометрией и здесь включается у проектировщиков интуиция и творчество…

Фермы из круглой трубы

Не приходилось проектировать. да они чуть легче чем из серии Молодечно, но изготовление трудоёмкое. Изготавливать качественно их могут только мощные обеспеченные автоматикой заводы

Фермы из ЛСТК

Как-то поступило мне предложение спроектировать покрытие (пролет 18,0м) из ЛСТК. Заказчику промыли уши что мол легкие конструкции и тд. Я согласился — и мне пришлось поднимать материал на эту тему. начал делать расчеты и выходи что физически не хватает сечения самого большого профиля. Плюс ко всему, сейчас можно скачать рекомендации НИИ по проектированию конструкций из ЛСТК. В разделе ферм, там найдете что рекомендации применять фермы до 15,0м. Да ещё оптимальная геометрия — треугольная.

Вывод: фермы стальные легкие самые из ЛСТК в том случае, если у них оптимальный пролёт и есть возможность устанавливать с частным шагом. Такое применение возможно если такие фермы монтируются на существующие стены, или в летних сооружениях, где не нужно делать фундаментов. Основной эффект экономический это снижение массы на прогонах, так же на самом деле стропильная система легкая, просто потому, что если делать сварную конструкцию то по рекомендациям нужно брать стенку не менее 3мм (нормы), а здесь можно на болтах брать стенку 1,5мм.

Проектирование фермы из гнутых тонкостенных сечений имеет подводный камень — сложность расчётов. Вышло только недавно официальный российский документ по расчёту. И выходит что сам расчёт по объему раз в 5-10 может быть объемный. Автоматизированных программ халявных нет — проектируют интуитивно как умеют. Мне уже дважды предлагали посредники с предложением проектировать (заводы изготовители ищут исполнителей которые будут строго делать расчёты по СП 260.1325800.2016 Конструкции стальные тонкостенные )

Фермы из парных уголков

Классические фермы. Трудоёмкие в изготовлении, да тяжеловатые получаются. Если сейчас и вводят в проект, то только потому, что на них есть готовые серийные проекты. Суть чем проще тем лучше для проектировщика. Их применяются проектировщики старой закалки, которые сидят как правило в проектных организациях советского времени.

Фермы из двутавров

Проектировать пока не было возможности, но можно сказать, применяются при больших пролётах с большими нагрузками.

Фермы с поясами из двутавров и решёткой из профильной трубы

При больших нагрузках, можно спроектировать ферму из двутавров, но элементы решётки которые менее нагруженные, можно заменить на профильную трубу, для облегчения конструкции.

Виды проектируемых стальных ферм

Схема стропильный конструкции Описание
Можно сказать что трапецевидная самая оптимальная геометрия фермы, при малых уклонах. Такая ферма (из профильной) трубы получается легче чем другие типы
С параллельными поясами применяется при плоских рулонных кровлях
При применение кровельных сендвич панелей, необходимо соблюдать требование по уклону верхнего пояса , а также более частый шаг прогонов. и как не крути при больших пролётах получается такая односкатная ферма.
Треугольная ферма с классическим уклоном скатов. Проектируют видимо при холодных кровлях. Хотя тут увеличенное пространство которое нужно отапливать. Это ферма к тому же обещает быть тяжелее чем трапециевидная
Особенность расчёт металлической фермы, в том что на опорах пояса загибаются при малых уклонах, и верхний пояс здесь перенапряжён.
Такие арочные фермы не встречал. видимо просто потому что здесь непонятно как сделать покрытие. Затруднительно видимо гнуть проф. настил, что бы потом сделать мембранное покрытие. Минус дополнительный распор на оголовок колонны.
Ферма арка — распространённый вид основных несущих конструкций ангаров в сельском хозяйстве — покрытие тентовое.
Применяется в качестве при строительстве ангарных сооружений с профнастилом
Хорошо работает при больших высотах и пролётов, при условии что ветровые нагрузки (эстрадное здание на открытой местности или на берегу). Особенность большой распор на фундамент
Отличительная черта — хитрая связевая система и интересный узел примыкания рамной фермы с «колонной»

ГОСТ 23119-78 Фермы стропильные стальные сварные с элементами из парных уголков для производственных зданий. Технические условия

ГОСТ 23119-78
Группа Ж34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ФЕРМЫ СТРОПИЛЬНЫЕ СТАЛЬНЫЕ СВАРНЫЕ С ЭЛЕМЕНТАМИ
ИЗ ПАРНЫХ УГОЛКОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
Технические условия
Steel welded roof trusses of double angles
for industrial buildings. Specifications.

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета Совета Министров СССР по делам строительства от 28 апреля 1978 г. N 73
ПЕРЕИЗДАНИЕ. Ноябрь 1979 г.
Настоящий стандарт распространяется на стальные сварные стропильные фермы с элементами из парных уголков, соединенных в тавр, с уклоном верхнего пояса 1,5%, предназначенные для производственных зданий пролетами 18, 24, 30 и 36 м:
с рулонной и мастичной кровлей;
со стальными и железобетонными колоннами;
с неагрессивными и слабоагрессивными средами;
возводимых в районах с расчетной температурой наружного воздуха минус 65°С и выше и сейсмичностью до 9 баллов включительно.
Стропильные стальные фермы должны удовлетворять требованиям ГОСТ 23118-78 и требованиям, изложенным в соответствующих разделах настоящего стандарта.

1. Основные размеры

1. Основные размеры

1.1. Фермы должны изготовляться высотой:

3150 мм — для пролетов зданий 18, 24, 30 и 36 м;

2250 мм — для пролетов зданий 18 и 24 м.
Фермы высотой 3150 мм для пролетов зданий 18 и 24 м должны применяться в зданиях, в которых наряду с пролетами 18 и 24 м имеются пролеты 30 и 36 м, а также в зданиях, где по условиям технологии производства требуется повышенная высота межферменного пространства. В остальных случаях выбор ферм по высоте для пролетов зданий 18 и 24 м производится на основе результатов сопоставления технико-экономических показателей рассмотренных вариантов.

1.2. Схемы и основные размеры ферм должны соответствовать указанным на черт.1. Допускается применение дополнительных элементов решетки (шпренгелей, элементов для крепления путей подвесного транспорта, стоек для уменьшения расчетной длины основных стержней ферм и т.п.).

1.3. Членение ферм на отправочные элементы должно соответствовать черт.2.

СХЕМЫ И ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ФЕРМ

Черт.1

ЧЛЕНЕНИЕ ФЕРМ НА ОТПРАВОЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Фермы для пролетов зданий 18 м

а) отправляется одним элементом
допускается

Фермы для пролетов зданий 24 м

Фермы для пролетов зданий 30 м

Фермы для пролетов зданий 36 м

Черт.2

2. Технические требования

2.1. Фермы должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта, ГОСТ 23118-78 и СНиП III-18-75, по рабочим чертежам КМД, утвержденным в установленном порядке.

2.2. Предельные отклонения линейных размеров ферм и их деталей от номинальных приведены в табл.1.

Таблица 1

мм

2.3. Предельные отклонения формы и расположения поверхностей деталей ферм от проектных приведены в табл.2.

Таблица 2

мм

2.4. Шероховатость механически обработанной торцевой поверхности опорного ребра не должна быть грубее первого класса по ГОСТ 2789-73.

2.5. Расстояние между краями деталей решетки и поясов в узлах ферм должно быть равно 4-5 толщинам фасонки.

2.6. Верхние пояса ферм при толщине поясных уголков менее 10 мм в местах опирания железобетонных плит должны быть усилены накладками.

2.7. На верхней плоскости уголков верхних поясов ферм, в случае опирания на них железобетонных плит, должны быть нанесены несмываемой краской поперечные риски, обозначающие центр узла.

2.8. Детали ферм, в зависимости от расчетной температуры, должны изготовляться из сталей классов, приведенных в табл.3.

2.9. Сварные соединения элементов ферм должны быть выполнены механизированным способом.
Допускается, в случае отсутствия оборудования для сварки механизированными способами, применение ручной сварки.

Таблица 3

Наименование деталей

Сортамент

Класс стали для зданий, возводимых при расчетной температуре

минус 40°С и выше

ниже минус 40°С до минус 65°С

Вариант 1.
Из стали одного класса

Вариант 2.
Из стали двух классов

Пояс

ГОСТ 8509-72

С46/33

Элемент решетки

ГОСТ 8510-72

С38/23 или С46/33

Фасонка

С38/23

С38/23

С46/33

Опорное ребро

ГОСТ 19903-74

С38/23 или С46/33

Стыковая накладка

Примечания:

1. Марки сталей должны приниматься по СНиП II-В.3-72 и СНиП II-28-73.

2. Вариант 1 или 2 выбирается на основании результатов сравнения их технико-экономических показателей.

2.10. Материалы для сварки должны приниматься в соответствии со СНиП II-В.3-72.

2.11. Фермы должны быть огрунтованы и окрашены.
Грунтовка и окраска должны соответствовать пятому классу покрытия по ГОСТ 9.032-74.

3. Комплектность

3.1. Фермы должны поставляться предприятием-изготовителем комплектно.
В состав комплекта должны входить:
отправочные элементы ферм;
монтажные прокладки толщиной 4, 6 и 8 мм в количестве, равном соответственно 85, 65 и 20% от общего количества опорных узлов ферм;
техническая документация в соответствии с требованиями ГОСТ 23118-78.

4. Правила приемки

4.1. Фермы (отправочные элементы) для проверки соответствия их требованиям настоящего стандарта должны быть приняты техническим контролем предприятия-изготовителя поштучно.

4.2. Контроль отклонений линейных размеров ферм и их деталей (в том числе размеров сечений профилей проката) от номинальных, отклонения формы и расположения поверхностей деталей от проектных, качества сварных соединений и подготовки поверхности под защитные покрытия должен производиться до грунтования ферм.

4.3. Контрольной сборке должна подвергаться первая и каждая десятая ферма.

4.4. Потребитель имеет право производить приемку ферм, применяя при этом правила приемки и методы контроля, установленные настоящим стандартом.

5. Методы контроля

5.1. Контроль отклонений линейных размеров ферм и их деталей от номинальных, отклонения формы и расположения поверхностей деталей от проектных, а также шероховатости механически обработанной поверхности следует производить универсальными методами и средствами.

5.2. Контроль качества швов сварных соединений и размеров их сечений должен производиться в соответствии со СНиП III-18-75.

6. Маркировка, транспортирование и хранение

6.1. Изготовленные фермы должны быть замаркированы.
На каждом отправочном элементе фермы должны быть нанесены:
номер заказа;
номер чертежа КМД, по которому изготовлен отправочный элемент фермы;
условное обозначение ферм по чертежу КМД с указанием порядкового номера изготовления.
На каждом пакете монтажных прокладок должны быть нанесены номер заказа и номер чертежа КМД, по которому изготовлены прокладки.
На каждой монтажной прокладке должна быть указана ее толщина.
Пример маркировки отправочного элемента фермы:

где 310 — номер заказа;
5 — номер чертежа КМД;
В8 — условное обозначение;
6 — порядковый номер изготовления.
На отправочном элементе фермы маркировочные знаки должны быть нанесены на первом раскосе и на внешней плоскости нижнего пояса, а также на пакете монтажных прокладок — вверху и внизу пакета.
Маркировочные знаки должны наноситься несмываемой краской.

6.2. Фермы (отправочные элементы) должны транспортироваться и храниться в рабочем положении. При этом фермы должны опираться на деревянные подкладки, устанавливаемые вблизи узлов, толщиной не менее 50 мм при транспортировании и не менее 150 мм при хранении ферм на строительной площадке.
Длина подкладки должна превышать ширину нижнего пояса ферм не менее чем на 100 мм.
При транспортировании и хранении должна быть обеспечена надежность закрепления ферм и сохранность их от повреждений.
При транспортировании отправочные элементы ферм должны быть соединены в пакеты. Масса пакета должна быть согласована с потребителем и не превышать 20 т.
Монтажные прокладки должны быть соединены в пакеты проволокой.

7. Указания по монтажу

7.1. Монтаж ферм должен производиться в соответствии с требованиями ГОСТ 23118-78 и СНиП III-18-75.

7.2. Предельные отклонения от проектного положения смонтированных конструкций приведены в табл.4.

Таблица 4

мм

Наименование отклонения

Пред. откл.

Эскиз

Отклонение вертикальной оси верхнего пояса от вертикальной оси нижнего пояса фермы

5,0

Непрямолинейность сжатых поясов из плоскости фермы на длине участка между точками закрепления L:

до 4000 включ.

5,0

св. 4000 » 8000 «

8,0

» 8000 » 12000 «

13,0

7.3. Смещение наружных граней опорных частей железобетонных плит покрытия с поперечных рисок, нанесенных в соответствии с п.2.7, не должно быть более 20 мм.

8. Гарантия изготовителя

8.1. Изготовитель должен гарантировать соответствие ферм требованиям настоящего стандарта при соблюдении условий транспортирования, хранения и монтажа, установленных настоящим стандартом.
Электронный текст документа
подготовлен АО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
М.: Издательство стандартов, 1982

Для того чтобы собрать ферму из профильной трубы необходимо использовать решетчатые стержни. Сам процесс является достаточно трудоемким, по сравнению с конструкциями, состоящими из сплошных балок, но также стоит обратить внимание на их экономичность. Именно парный материал используется для изготовления конструкции фермы, в то время как косынки выступают в качестве практичного и достаточно качественного материала с использованием клепок и сварки.

Таким образом, можно перекрыть пролет практически любой длины, но не стоит забывать о необходимости проведения серьезных монтажных работ, которые потребуют немалого количества опыта и специфических знаний. Без правильно проведенных предварительных расчетов самих ферм из профильной трубы последует множество ошибок и последующих затрат.

Схема треугольного сооружения

Если все предыдущие условия были выполнены корректно и качество сварочных работ выполнено на должном уровне, необходимо установить конструкцию на заранее подготовленном месте и провести монтажные работы, направленные на верхнюю обвязку следуя заранее нанесенной разметке.

Характерные преимущества несущих ферм из профильной трубы:

  • Большой срок службы;
  • Существенная экономия, как личного времени, так и средств;
  • Достаточно несущественный вес;
  • Материал позволяет возвести конструкцию практически любой формы;
  • Подобная конструкция рассчитана на существенные нагрузки постоянного типа;
  • Выносливость.

Основная конструкция фермы из профильной трубы

Подобные конструкции как фермы из профильной трубы делятся на несколько видов. В основу подвидов входят подборы различных параметров. Одним из основных можно назвать количество поясов.

Данную категорию можно поделить на:

  • Висячие конструкции, в основу которых входит несколько поясов. В зависимости от расположения их называют либо верхними, либо нижними;
  • Ряд конструкций, основные компоненты которых находятся в единой плоскости.

По форме можно отделить конструкции:

  • Арочный тип, который основывается на необычной и выпуклой форме;
  • Могут быть и прямыми;
  • Двускатные и односкатные конструкции, изготовленные из профильной трубы.

фермы из профильной трубы

Исходя из вариативности контуров, различают:

  • На те, у кого пояс находится параллельно. Считается наиболее оптимальным вариантом в случае, если предстоит решение касательно мягкой кровле. Собрать такую опору не составит особого труда, так как все ее детали практически идентичны. Стоит обратить внимание на то, что габариты стержней для пояса и размеры решетки полностью совпадают;
  • Полигональные хоть и способны выдержать большую и постоянную нагрузку, но для проведения необходимых работ понадобится большой опыт. Да и сам процесс является трудоемким и сложным;
  • У односкатных форм, углы достаточно жесткие, что позволяет воспринимать существенные нагрузки. Для возведения подобной конструкции, как фермы из профильной трубы огромного количества материала не потребуется, поэтому их с легкостью можно отнести к категории экономичных;
  • Для возведения фермы из профильной трубы, крыша которой будет иметь большой угол, рекомендуется использовать треугольные фермы, изготовленные из профильной трубы. К существенным недостаткам можно отнести большое количество отходов подручных и основных материалов.

    Прямые фермы из профильной трубы

Подобные типы ферм подразделяются по углу наклона, различают три основные группы:

  • Если угол приравнивается к 22*-30*. Соотношение длины и высоты приравнивается один к пяти. Пользуются немалой популярностью в бытовом строительстве, как один из наиболее приемлемых способов перекрытия небольших по высоте пролетов. Относительно несущественный вес можно назвать одним из неоспоримых преимуществ. Для других аналогов лучше использовать треугольные фермы.
  • Пролеты, чья длина превышает отметку в 14 м, рекомендуется дополнительно использовать раскосы, устанавливаемые по направлению сверху вниз. На самом верхнем слое будет находиться панель, длина которой может варьироваться от 150 до 250 см. В итоге, исходные данные будут представлять собой конструкцию, с состав которой войдут несколько поясов. Количество панелей останется четным.
  • А вот если длина пролета составит более 20 м, стоит воспользоваться подстропильной конструкцией, вспомогательными компонентами которой можно назвать опорные колонны.

Совет

Отдельное внимание хотелось бы уделить конструкции фермы типа Полонсо. С ее помощью можно устранить дефект так называемых длинных раскосов, которые приводят к снижению общего веса. В состав фермы из профильной трубы входят две и более треугольные системы, которые соединены друг с другом при помощи затяжки.

  • Менее 15*. Практика показала, что для достижения максимальной эффективности фермы из профильной трубы лучше использовать трапециевидные стропила, изготовленные из прочного металла. Избежать дальнейшего образования продольного изгиба поможет наличие коротких стоек;
  • Не более 22*. Паритеты длины и высоты должны приравниваться как семь к одному. Максимальная длина фермы из профильной трубы не должна превышать отметку в 20 м. Если по какой-либо причине эту отметку необходимо повысить, то нижний пояс делается ломанным.

Обратите особое внимание!

Асимметрическая форма сохраняется в случае, если угол кровли фермы из профильной трубы колеблется в пределах 6-10*.

Саму же высоту фермы можно определить по формуле дробления протяженности самого пролета на семь, восемь или девять частей, эта цифра будет зависеть от особенности, выбранной вами конструкции.

Треугольные фермы из профильной трубы

Все необходимые расчеты фермы требуется производить, следуя установленным инструкциям СниП:

  • в основу любого расчета входит правильно выполненный расчет самой фермы изготовленной из профильной трубы. Подготовка схемы фермы из профильной трубы подразумевает расчет и дальнейшее указание соотношения уклона кровли и длинны конструкции.
  • Размеры зачастую зависят от обозначенной в смете суммы максимальных затрат, если ТТ не подразумевает чего-то другого. Тип перекрытия будет зависеть от высоты металлоконструкции, общего веса, возможности дальнейшего ее перемещения. А вот длину исключительно уклон.
  • Не стоит забывать и об очертаниях самих опор и их поясов. Его контур будет рассчитываться исходя из назначения металлоконструкции, углом наклона и типом перекрытий.

    Виды конструкций стропильных ферм из профильной трубы

Рекомендация

Если длина фермы составит более 36 м, при расчетах необходимо дополнительно учитывать уровень строительного подъема.

Металлические фермы для уклонов 6-10

Размер выбранных панелей должен напрямую зависеть от типа и объема дальнейших нагрузок на конструкцию. Стоит помнить, что углы раскосов будут напрямую зависеть от используемых стропил, а вот панель должна им полностью соответствовать. Для привычной всем треугольной решетки, угол будет приравниваться к 45*, а вот для раскосой всего 35*.

Завершающим этапом расчетов фермы из профильной трубы должен стать показатель, характеризующий промежуток между полученными углами. В идеале, он должен полностью соответствовать общей ширине панели.

Стропильные фермы

Совет

Абсолютно все расчеты фермы из профильной трубы необходимо выполнять так, чтобы в итоге даже малейшее увеличение высоты привело к росту несущей особенности всей металлоконструкции. Если выбрать правильный угол наклона, то снежные массы не будут подолгу задерживаться на ее поверхности. Установка дополнительных ребер жесткости поможет усилить саму ферму, что является одним из наиболее приемлемых способов повышения эффективности конструкции в целом.

Для проведения точных определений касательно габаритов устройства для навесов, следует руководствоваться такой информацией:

  • Для сооружений, габариты которых составят 4.5 м, при этом будут использоваться комплектующие, размеры которых составят 40х20х2 мм;
  • Свыше 5.5 м габариты изделий составят 40х40х2 мм;
  • Для строений, габариты которых составят более 5.5 м, наиболее приемлемым будет использование конструкций, чьи габариты составят 40х40х3 мм. Но возможен вариант использования 60х30х2 мм.

Если речь идет о замере шага учитывается максимально допустимая протяженность от навеса до одной из опор равная 1.7 м. Если не руководствоваться этим принципом, такие показатели как надежность и прочность конструкции останутся под вопросом.

Расчет фермы из профильной трубы можно произвести воспользовавшись нашим онлайн калькулятором.

После получения всех величин, с использованием специальных устройств и ранее упомянутых формул, можно получить готовую схему будущей ферму из профильной трубы. Впоследствии следует задуматься о дальнейшем проведении необходимых сварочных работ, дабы сварить ферму из профильной трубы правильно.

Как сделать правильный выбор и изготовить ферму из профильной трубы правильно:

  • Подбирая определенный размер по установленным типам, для начала лучше сделать выбор в пользу квадратных или прямоугольных ферм из профильной трубы, которые имеют несколько ребер жесткости, что в свою очередь, обеспечит максимальную устойчивость;
  • Стоит использовать исключительно качественную продукцию и изделия, приобретенную у проверенных поставщиков. Подобные конструкции не склонны к коррозии и достаточно устойчивы к различным климатическим факторам. Габариты и толщину стенок изготавливают исходя из заложенных в первоначальном проекте данных. Только проводя все эти манипуляции можно обеспечить необходимую несущую способность самих стропил;
  • Для верхнего пояса используются разносторонние уголки двутаврового типа. Стыковка выполняется по направлению исходя из меньшей стены;
  • В качестве сопряжения принято использовать спаренные углы и специальные прихватки;
  • Для того чтобы скрепить детали, расположенные в нижнем поясе, используются равносторонние уголки;
  • Оставшиеся части можно соединить при помощи накладных платин разного диаметра.

Раскосы необходимо устанавливать под углом в 45*, а вот стойки исключительно под прямым углом. После завершения первоначального этапа сборки фермы из профильной трубы, можно приступать к сварке фермы.

Каждый из образовавшихся швов проверяют на качество по отдельности, так как только они могут гарантировать необходимый уровень надежности всей конструкции будущей постройки или сооружения. После завершения сварочных работ, стропила обрабатываются веществом с антикоррозийным составом и вскрывают краской.

Надежные и прочные металлические фермы – это одно из разновидностей современной продукции металлопроката. Это целостная форма, которая никогда не меняет своих геометрических параметров, даже если жесткие узлы заменены шарнирными. Из них получаются долговечные и надежные конструкции, как навесы, беседки, павильоны и даже целые крыши жилых домов. Но насколько такие конструкции целесообразнее, чем более привычные деревянные?

В этой статье мы расскажем вам о видах, особенностях и преимуществах металлических ферм. Надеемся, вы совершенно по-другому посмотрите на вопрос прочности стропильной системы, особенно, если вы хотите забыть про занозы, точащих древесину жучков и постоянных переживаниях об обработке элементов крыши.

Преимущества и недостатки для частного строительства

Прочные металлические фермы сегодня активно применяются в строительстве частных домов и промышленных зданий. И совсем не обойтись без такой надежной строительной системы в возведении складских помещений, спортивных сооружений, торговых комплексов и павильонов для выставок, а еще для строительства офисных многоэтажных зданий. Что неудивительно, ведь металлические фермы особенно хороши, когда нужно перекрывать большие пролеты.

Фермы из металлической трубы имеют массу ценных преимуществ перед другими:

  • Устойчивость к деформациям при нагрузках.
  • Небольшой вес благодаря полым конструкциям.
  • Доступная стоимость для частного строительства.
  • Возможность возведения безопасных сложных конструкций без потери прочности.
  • Высокая пожаробезопасность.
  • Долговечность, прочность и надежность.

С конструктивной точки зрения использование ферм даже более предпочтительно, чем балки. Ведь при меньшем весе те выдерживают куда серьезнее нагрузки, чем при использовании обычных двутавров и швеллеров. При этом фермы еще и менее металлоемкие.

В какой-то мере металлические фермы служат аналогом стальных балок, но куда более экономичны в плане расхода материала. При этом их эффективность сравнима. А отличие металлической фермы от просто собранных вместе стропил в том, что готовая ферма отлично работает на растяжение и сжатие.

А, в отличие от деревянных стропил, металлические не гниют, не плесневеют, не разрушаются грибками или насекомыми. Их намного сложнее сломать тонной снега. Кроме того, собирают такие стропила быстрее, чем из других материалов.

Виды ферм для разных задач

Вы удивитесь, насколько много видов металлических ферм:

Давайте рассмотрим внимательные самые популярных формы металлических ферм, которые чаще всего производят на заводах:

  • Параллельные – самые простые и экономичные, для изготовления которых используются одинаковые детали.
  • Классические арочные, в которых нижний и верхний пояс имеют вид дуги, а пояса соединены между собой ребрами жесткости. Разные виды такой арки отличаются между собой радиусом. А сам радиус определяют такими внешними ограничителями, как размеры стропильной системы, запланированный вами дизайн крыши и сложность ее конструкции.
  • Треугольные односкатные, которые чаще всего используются для устройства крыши с крутыми скатами.
  • Треугольные двускатные, более подходящие для крыш с крутыми скатами, но оставляющие после производства немалую долю отходов.
  • Полигональные, которые хорошо подходят для кровли из тяжелого настила, но отличаются сложностью в монтаже.
  • Трапецеидальные, подобные полигональным, но с более упрощенной конструкцией.

Сегментные, подходящие для зданий со светопропускающей кровлей, но самые сложные в производстве. Чтобы их изготовить, делают дугообразные элементы с точной геометрией, которая позволяет равномерно распределять нагрузку. А вот популярные и малоизвестные виды ферм для навеса из металла:

Архитектура металлической фермы: элементы, узлы и напряжение

Итак, металлическая ферма – это сварная или сборная система труб и жестких крепежных узлов. Состоит такая конструкция из определенных элементов:

  • Пояса, верхний и нижний, которые служат каркасом.
  • Решетки, которая связывает оба уровня.
  • Стоек, которые смонтированы перпендикулярно к поясу.
  • Раскосов, которые присоединены под углом к нижнему и верхнему уровню.
  • Шпренгеля – вспомогательного раскоса.
  • Узел – это точка, в которой сходится сразу несколько стержней. Здесь трубы соединяют при помощи фасонки – специального металлического листа.
  • Панель – это расстояние между соседними узлами, а пролет – расстояние между опорами стропильных систем.

Верхний пояс металлической фермы изготавливают из профильной трубы или двутавровых балок, с применением фланцевого соединения. Нижний – из этих же материалов.

Только, если ферма станет подвергаться нагрузке на уровне панелей, тогда дополнительно необходимо установить парные швеллеры. А внутренние стойки и раскосы изготавливают из круглой трубы, уголка или профильной трубы.

Решетки внутри фермы располагают по самым разным схемам, и все они продиктованы исключительно практическими соображениями. Чем больше поперечных элементов, тем прочнее сама конструкция, и тем дороже она обходится (материала-то уходит больше!). Например, вот в каких вариантах изготавливают треугольную ферму:

Внутренний рисунок металлической фермы подбирают в зависимости от конструктивных требований и планируемого уровня нагрузок. И выбранный тип обрешетки влияет на вес конструкции, ее внешний вид, трудоемкость и бюджет на изготовление самой металлической фермы.

Давайте рассмотрим стандартные виды внутренних решеток металлических ферм:

  • Меньше всего узлов в треугольной решетке, которая чаще всего встречается в параллельной и трапециевидной ферме. Причем такая решетка считается наиболее экономной, т.к. у нее минимальная суммарная длина стержней.
  • Шпренгельная решетка нужна там, где основная нагрузка приходится на верхний пояс. А потому ее используют, когда нужно сохранить расстояние между прогонами.
  • Раскосную ферму делают, когда стойкам приходится противостоять большим усилиям.
  • Крестовая разновидность нужна для каркасов, в которых расчетная нагрузка идет сразу в обоих направлениях.
  • Перекрестная решетка нужна для ферм, которые делают из тавров.
  • Полураскосная и ромбическая решетка нужна для ферм с такой большой высотой, как при создании мостов и мачт. Такие рамы получаются с высокой жесткостью благодаря двум системам раскосов.

В жизни выглядят все эти фермы так:

Вот, например, как выглядит не так часто встречающаяся шпренгельная ферма:

Кровельные металлические фермы, в свою очередь, бывают двускатные, односкатные и прямые. За счет ребер жесткости металлические фермы не деформируются даже на больших пролетах, хотя с виду довольно хрупкие.

Также металлические фермы делят на виды по количеству поясов. Это плоские фермы, где узлы и стержни находятся в одной плоскости, и пространственные, более сложные, в которых пояса находятся в параллельных плоскостях.

Проектирование ферм для крыши дома

Итак, давайте рассмотрим: как точно рассчитать ферму для навеса или более солидной постройки так, чтобы вы не закупили слишком много материала и правильно просчитали прочность.

Мы советуем вам взять готовые типовые проекты, которые уже практикуют, и которые проверенные временем. Идеально, если вы сможете проконсультироваться насчет выбранной схемы с опытным мастером, а затем уже перейдете к реализации.

Если вы решили справиться самостоятельно, тогда первым делом составьте схему будущей металлической фермы. Определите, какие контуры у нее будут, необходимо ли пространство под потолком, какое будет кровельное покрытие.

Высота металлической фермы зависит от типа кровельного материала, ее веса, угла наклона и возможности перемещения самой фермы.

Нормативные документы

Итак, фермы должны соответствовать таким государственным стандартам:

  • ГОСТ 23118-99 (об общих ТУ для конструкций из стали).
  • ГОСТ 23119-78 (о требованиях к производству ферм, когда нужна сварка уголков).
  • ГОСТ 23119-78 (о ТУ на производство металлических ферм, сварка профильных труб). А, чтобы правильно спроектировать металлическую ферму, вам понадобится информация из таких источников:
  • СНиП, П-23-81 (о стальных конструкциях), и СНиП 2.01.07-85 (о нагрузках и воздействиях).

Ферму для навеса или гаража вы можете сделать «на глаз», не особо заморачиваясь. В любом случае, вы по наитию задействуете больше материала, чем нужно, и тем самым добьетесь нужной прочности. А вот для дома такие фермы нужно рассчитывать максимально точно, чтобы тем смогли выдержать все силы стихий и сами по себе не создавали ненужной нагрузки на фундамент.

Для этого учитывают такие факторы:

  • Постоянные нагрузки, как вес кровельного покрытия.
  • Периодические нагрузки, как переменчивая погода, ураганы и даже смерч.
  • Дополнительные нагрузки, как снеговые и ветровые, а также вес человека, который может находиться на кровле во время ремонтных работ.

Чем больше высота фермы, тем выше ее несущая способность. Также на несущую способность влияют ребра жесткости – чем их больше, тем крепче сама ферма. Но тем она тяжелее и дороже обходится.

К слову, самые легкие металлические фермы получаются, когда их высота равна 1/7 или 1/9 длины пролета. Дополнительно их облегчают специальной решеткой, в которой усилие по сжатию принимается короткими стойками.

Расчет высоты и длины фермы

При проектировании изготовлении металлических ферм важно необходимо выполнить некоторые пункты расчета металлической фермы:

  • Шаг 1. Определите ширину пролета в постройке, выберите форму крыши и угол ската.
  • Шаг 2. Выберите контур пояса с учетом предполагаемого уровня нагрузки на ферму.
  • Шаг 3. Рассчитайте размер каркаса и то, будете ли собирать его или варить самостоятельно, или же закажете.
  • Шаг 4. Чтобы рассчитать оптимальную высоту металлических ферм, примените такие формулы (L – длина фермы):

Н=1/4×L либо Н=1/5×L, если рама треугольной формы Н=1/8×L, если параллельная, трапецеидальная или полигональная. При этом сам уклон верхнего пояса должен быть 1/8×L или 1/12×L.

Теперь определяем размеры панелей. Напомним, что панель – это расстояние между стойками, которую передают всю нагрузку. Причем угол раскоса у разных ферм – разный, и панели им отвечают. Например, в ферме с решеткой треугольной формы такой угол составляет 45 градусов, а с раскосной решеткой – 35 градусов.

И, наконец, определяем угол расстановки раскосов, который должен составлять от 35 до 50 градусов, идеально, если 45.

Проверить полученное вами значение вы сможете при помощи специальных программ, которых сегодня немало:

Подбор параметров фермы Подбирают нужную конструкцию фермы исходя из формы чердачного перекрытия, угла наклона крыши и нужная длина пролета. Так, наиболее практичной для кровли жилого дома считается ферма треугольной формы, которая будет иметь высоту около пятой части длины пролета:Если же длина пролета будет значительной, от 14 до 20 метров, отдайте предпочтение конструкции с идущими вниз раскосами. При этом верхняя часть фермы должна иметь панель длиной от 1,5 до 2,5 метров. Так, оба пояса конструкции будет иметь четное количество панелей.

Такие фермы позволят избежать длинных раскосов, что поможет сопротивляться продольному изгибу. Хотя обычно для этого приходится делать большое сечение, утяжеляющее всю конструкцию в несколько раз. При этом верхняя часть фермы разбивается на двенадцать или шестнадцать панелей, по 2-2,75 метра.

Но иногда потолок крыши планируется геометрически сложным. В таком случае его среднюю часть приподнимают над опорами или же используют те же фермы Полонсо. Да, такой вариант немного сложнее обычной треугольной формы, но мы уверены, что вы справитесь!

Если даже фермы Полонсо не подходят, т.к. высота потолка от опор планируется быть еще выше, тогда ставят многоугольные металлические фермы, в которых поднят нижний пояс. Так, чтобы увеличить высоту конструкции до 0,23 длины пролета, расположенный внизу пояс делают ломаным.

При угле кровли 6-15° ставят трапециевидные или асимметричные фермы. Если же вы хотите получить красивую внешнюю форму, но при этом ровный потолок, тогда лучше выбрать сегментную.

Тем более, что на нее израсходуется намного меньше материала. И эффективность сегментной формы растет с удлинением пролета:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *