Металлические фермы из профильной трубы: расчет, чертежи, серии, изготовление, виды

Полезные советы по выбору и созданию металлоконструкции

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

При выборе типоразмера стоит отдавать предпочтение квадратным и прямоугольным изделиям, добавляющим конструкции устойчивости благодаря ребрам жесткости.
Использовать необходимо исключительно качественные изделия, материал – высокоуглеродистая легированная сталь, устойчивая к агрессии окружения.
Правильный выбор изделий и материала станет залогом требуемой несущей способности.
При соединении металлических компонентов фермы необходимо использовать спаренные уголки и прихватки.
В верхнем поясе монтируют металлические двутавровые уголки, выполняя стыковки по стороне, которая имеет меньший размер.
При сопряжении деталей используют равносторонние уголки.
Составляющие длинных металлических конструкций крепят с помощью накладных пластин.
Раскосы монтируют под углом в 45 градусом, а стойки – 90 градусов.
Первоначально собирают основную конструкцию, после этого начинают сваривать ферму, проверяя сварные швы на качество.

Чтобы конструкция получилась в соответствии с требованиями, важно придерживаться и определенного алгоритма работы. Первоначально выполняют разметку участка

Для этого монтируют вертикальные опоры и закладные детали. При необходимости металлические профильные трубы можно сразу разместить в ямах и забетонировать. Установку вертикальных опор выверяют отвесом, а, чтобы проконтролировать параллельность, натягивают шнур.

Видео по теме:

Следующим шагом становится фиксация металлических профильных труб посредством сварки. Изделия приваривают к опорам. Элементы ферм и узлы сваривают на земле, а после этого крепят посредством перемычек и раскосов. Следующим шагом становится подъем металлических балок на высоту, сварку с профильными трубами и опорами, вваривание перемычек и создание отверстий для крепежей в них. В заключение элементы зачищаются, и конструкция подготавливается к укладке кровли и покраске.

Классификация ферм из профильной трубы

Все металлические конструкции фермы имеют несколько общих параметров, которые и обеспечивают деление ферм на виды.

К этим параметрам относятся:

Количество поясов. Металлические фермы могут иметь лишь один пояс, и тогда вся конструкция будет лежать в одной плоскости, или два пояса. В последнем случае ферма будет называться висячей. Конструкция висячей фермы включает в себя два пояса – верхнего и нижнего.
Форма. Существует арочная ферма, прямая, односкатная и двухскатная.
Контур.
Угол наклона.

В зависимости от контуров выделяют следующие виды металлоконструкций:

Фермы с параллельным поясом. Такие конструкции чаще всего используются в качестве опоры для обустройства крыши из мягких кровельных материалов. Ферма с параллельным поясом создается из одинаковых деталей с идентичными габаритами.
Односкатные фермы. Конструкции с одним скатом обходятся недорого, поскольку для их изготовления требуется немного материалов. Готовая конструкция получается довольно выносливой, что обеспечивается жесткостью узлов.
Полигональные фермы. Данные конструкции отличаются очень хорошей несущей способностью, но за него приходится расплачиваться – полигональные металлоконструкции очень неудобны в монтаже.
Треугольные фермы. Как правило, фермы с треугольным контуром используются для монтажа крыш, расположенных под большим наклоном. Из недостатков таких ферм стоит отметить большое количество лишних затрат, связанных с массой отходов при производстве.

Выбор фермы, в зависимости от уклона ската

Выбор конструктивного варианта во многом определяется уклоном ската:

22-30°. Для формирования скатов со значительным уклоном обычно используются треугольные фермы. Их высоту – длина пролета, разделенная на 5.
15-22°. Высота принимается равной длине пролета, разделенной на 7. Для возможности увеличения высоты ферменной конструкции используют варианты с ломаным нижним поясом.
До 15°. Обычно применяют каркасы трапециевидной формы с решеткой треугольной конфигурации. Высота ферменного блока в таких случаях определяется делением длины пролета на число, находящееся в диапазоне от 7 до 9.

Классификация

Крытые площадки принято разделять на несколько типов в зависимости от вида опорной и стропильной системы.

Тип опоры

Виды навесов из металлопрофиля по виду опор:

Пристроенные. Пристраиваются несущим стенам здания. Конструкция подразумевает наличие дополнительных опор. Такие сооружения подходят для обустройства террас, входных групп, автостоянок.

Пристроенный тип навесаИсточник yandex.net

Консольные. Конструкции не имеют опор и закрепляются на стене здания. Дополнительную фиксацию обеспечивают специальные подвесы. Такие козырьки чаще всего обустраивают над балконами и входными группами.

Консольный навесИсточник remont-book.com

Отдельно стоящие. Опираются на опорные стойки. Используются для создания покрытий над автостоянками, различными площадками, зонами отдыха.

$Фермы для навеса. что такое, зачем нужны, виды, как сделать и цены готовых ферм для навеса | стройка\.ру$

Отдельно стоящий навесИсточник polikarbonatvs.com.ua

Тип крыши

Крыша является основой навесной конструкции, сложность сооружения которой зависит от её размера и формы. Навес из труб по типу стропил:

Односкатным. Самая простая в исполнении конструкция, которая отлично сочетается со всеми кровельными материалами. При создании покрытия под площадки большой площади для формирования стропильной системы используют фермы.

Пример односкатной крыши навесаИсточник zakupka.com

Двускатным. Отличается более сложной конфигурацией. Двускатные навесы из металлопрофиля во дворе частного дома для площадок большого размера создаются с использованием ферм в виде равносторонних треугольников.

Двускатная крышаИсточник prom.st

Шатровым. С увеличением количества скатов крыши усложняется её расчёт. При создании конструкции необходима точная нарезка кровельного материала. Для защиты всех стыков крыши требуется использование специальных элементов.

Шатровая крышаИсточник landshaftdesign.org

Арочным. Формируется из изогнутых под определённым радиусом ферм или дугообразных стропильных ног. Для создания покрытия используются исключительно гибкие материалы. Кровля имеет форму арки или волны.

Арочная крышаИсточник стройбат.бел

Как рассчитать ферму

Для изготовления фермы необходимо знать ее длину, высоту, угол наклона и особенности участка. Не всегда удается учесть все факторы, но сделать хотя бы минимальные расчеты можно самостоятельно.

Рассчитываем уклон

Допустимый уклон одно–, двухскатной и шатровой кровли находится в диапазоне от 6 до 35 градусов, у мансардной и арочной крыши угол наклона нижней части может быть значительно больше.

Для разных типов кровель требуется разный уклон и соотношение длины и высоты фермы различается:

Тип крыши	Угол наклона крыши	Соотношение длина:высота фермы
односкатная	6-15	7-9:1
двускатная, шатровая, арочная (регион с обильными снегопадами)	15-22	7:1
двускатная, шатровая, арочная (регион с сильными ветрами)	22-35	5:1
мансардная, арочная	35-75	2-5:1 в зависимости от требований к высоте мансарды или дизайнерского решения

Для дальнейших расчетов необходимо выполнить чертеж.

Рекомендуем ознакомиться: Правила монтажа дымохода через стену своими руками

Если ферма состоит из прямолинейных элементов, на чертеже ее разбивают на прямоугольные треугольники. Длину труб для выполнения поясов вычисляют по теореме Пифагора:

a²+b²=c²,

где a и b – катеты прямоугольника, то есть стороны, прилежащие к прямому углу, а c – противолежащая прямому углу гипотенуза.

Самыми простыми являются расчеты односкатной фермы, так как у нее a – длина, b – высота, гипотенуза c – это скат фермы. Соответственно, длина ската вычисляется по формуле:

c=√a²+b².

Если требуется изготовить стропильную систему для арочной крыши, длину верхнего пояса (с) вычисляют по формуле длины окружности:

с =1,57*(b+a/2).

Затем рассчитывают расположение элементов внутренней решетки таким образом, чтобы они делили нижний и верхний пояса на равные участки. При использовании укосов угол их наклона должен находиться в промежутке от 35 до 50 градусов.

Параметры расходных материалов

Параметры труб, используемых для изготовления поясов и внутренней решетки рассчитывают, исходя из ширины строения, параметров опор каркаса и особенностей кровельного материала.

Ширина навеса, м	Параметры опорных труб	Параметры труб для поясов фермы
легкий кровельный материал (ондулин, профлист, поликарбонат)	тяжелая кровля (черепица, шифер)
до 4,5	сечение 40*40 кв. мм	сечение от 2020 до 3030 кв. мм, толщина стенок 1,5-2 мм	сечение 40*20 кв. мм, толщина стенок 2 мм
до 5,5	сечение от 5050 до 8080 кв. мм	сечение от 4020 до 4040 кв. мм, толщина стенок 2 мм	сечение 40*40 кв. мм, толщина стенок 2 мм
от 5,5	сечение от 8080 до 120120 кв. мм	сечение 60*30 кв. мм, толщина стенок 2 мм	сечение 40*40 кв. мм, толщина стенок 3 мм

Для перемычек используют либо те же трубы, что и для изготовления поясов, либо чуть меньшего сечения.

Участок для установки сооружения

Прежде чем возводить навес, беседку или жилое здание с каркасом из профтрубы, необходимо выбрать участок, где это будет безопасно для окружающей среды, людей и самой постройки.

Важно учесть такие факторы, как:

Погодные условия, характерные для местности: насколько снежными бывают зимы, дождливыми – весна и осень, каковы скорость и направление ветра. Климатические явления оказывают на кровлю переменные нагрузки, которые ферма должна выдержать.
Уровень сейсмической активности: бывают ли колебания почвы, землетрясения, оползни. Чем выше этот показатель, тем прочнее должна быть постройка, чтобы не разрушиться в случае чрезвычайной ситуации. С другой стороны, в особо сейсмически опасных регионах нередко устанавливают легкие разборные конструкции, которые при землетрясении легко разрушаются, но при этом не наносят существенного вреда окружающему пространству и людям и легко поддаются ремонту.
Особенности почвы и вес конструкции. Эти два параметра взаимосвязаны. На плотных и каменистых грунтах устойчивой будет даже тяжелая каркасная постройка со сложной стропильной системой. На песчаных и супесчаных почвах, а также при высоком уровне грунтовых вод нужно возводить облегченные постройки или делать для них глубокий свайный фундамент.
Расположение относительно других построек. Желательно располагать малые архитектурные формы с металлокаркасом таким образом, чтобы более высокие и тяжелые строения закрывали более низкие и легкие от порывов ветра.

Рекомендуем ознакомиться: Использование пластиковых фиксирующих хомутов для крепления труб

Виды стропильных систем

Наиболее распространённым материалом, из которого изготавливается обрешетка и стропила каркаса кровли, считается древесина. Однако, если вес кровельного материала достаточно велик, а длина ската больше 6 метров, то конструкция получается слишком массивной. Строителям приходится уменьшать шаг между стропильными ногами, увеличивать их сечение, из-за чего узлы кровли приобретают большой вес, увеличивая нагрузку на фундамент. Разгрузить несущие стены и основание постройки можно, используя более прочные, но легкие металлические стропила. По типу использованного материала выделяют следующие типы стропильных систем:

Деревянные. Стропила и обрешетка из дерева применяются для возведения крыш, длина ската которых не превышает 7-10 метров. Крепление элементов каркаса между собой происходит с помощью саморезов, гвоздей или подвижных металлических элементов. Шаг между ногами обычно бывает в пределах 50-80 см.
Металлические. Металлические кровельные каркасы изготавливают из стального металлопрофиля с цинковым покрытием, который не боится влаги. Стропила и обрешетка из этого материала легкие, прочные, поэтому шаг между ними можно увеличить до 1,5-2 метра. Крепление металлопрофиля выполняют при помощи сварки или крепежных элементов. Металлические узлы крыши применяют при длине ската от 10 метров.
Комбинированные. Стропильный каркас, сочетающий металлические и деревянные узлы, называют комбинированным. Сочетание опорных элементов из дерева и оцинкованной стали позволяет сделать более дешевую конструкцию, обладающую высокой несущей способностью, увеличив шаг между стропилами.

Устройство металлического каркаса

Дизайн ступеней

Требования к расчету профильной трубы для строительства фермы

При расчетах размеров и толщины стенки профильных труб, требуемых для сооружения Ваших металлоконструкций; учитываются следующие условия:

Размеры металлоконструкции, и в частности, длина, шаг опор – расстояние между опорами.
Высота опор и ферм.
Форма ферм.
Максимальная снеговая нагрузка зимой.
Ветровая нагрузка.
Возможные особенности геологических условий (сейсмическая активность, возможность оползней).
Вес покрытия.

Что будет, если рассчитать неправильно

При неправильных расчетах возможны следующие последствия:

Конструкции фермы будут деформироваться под весом снега, мокрой листвы.
В самом неудачном случае конструкции будут деформироваться под собственным весом.
Вся конструкция может обрушиться при сильном ветре.
Деформация рано или поздно приведет к разрушению фермы и всей конструкции, что опасно для человека и может повредить предметы, находящиеся под навесом – машину, например.
Непрочная и подвижная конструкция будет приводить к разрушению кровли, положенной на ферму.
При применении слишком мощного и тяжелого профиля неоправданно возрастают затраты на материалы и работы при возведении металлоконструкции.

Как рассчитать ферму

Рассчитываем уклон

Для разных типов кровель требуется разный уклон и соотношение длины и высоты фермы различается:

Тип крыши	Угол наклона крыши	Соотношение длина:высота фермы
односкатная	6-15	7-9:1
двускатная, шатровая, арочная (регион с обильными снегопадами)	15-22	7:1
двускатная, шатровая, арочная (регион с сильными ветрами)	22-35	5:1
мансардная, арочная	35-75	2-5:1 в зависимости от требований к высоте мансарды или дизайнерского решения

Для дальнейших расчетов необходимо выполнить чертеж.

Рекомендуем ознакомиться: Как самостоятельно заделать течь в трубе отопления без слива воды

a²+b²=c²,

c=√a²+b².

с =1,57*(b+a/2).

Параметры расходных материалов

Ширина навеса, м	Параметры опорных труб	Параметры труб для поясов фермы
легкий кровельный материал (ондулин, профлист, поликарбонат)	тяжелая кровля (черепица, шифер)
до 4,5	сечение 40*40 кв. мм	сечение от 2020 до 3030 кв. мм, толщина стенок 1,5-2 мм	сечение 40*20 кв. мм, толщина стенок 2 мм
до 5,5	сечение от 5050 до 8080 кв. мм	сечение от 4020 до 4040 кв. мм, толщина стенок 2 мм	сечение 40*40 кв. мм, толщина стенок 2 мм
от 5,5	сечение от 8080 до 120120 кв. мм	сечение 60*30 кв. мм, толщина стенок 2 мм	сечение 40*40 кв. мм, толщина стенок 3 мм

Для перемычек используют либо те же трубы, что и для изготовления поясов, либо чуть меньшего сечения.

Участок для установки сооружения

Важно учесть такие факторы, как:

Погодные условия, характерные для местности: насколько снежными бывают зимы, дождливыми – весна и осень, каковы скорость и направление ветра. Климатические явления оказывают на кровлю переменные нагрузки, которые ферма должна выдержать.
Уровень сейсмической активности: бывают ли колебания почвы, землетрясения, оползни. Чем выше этот показатель, тем прочнее должна быть постройка, чтобы не разрушиться в случае чрезвычайной ситуации. С другой стороны, в особо сейсмически опасных регионах нередко устанавливают легкие разборные конструкции, которые при землетрясении легко разрушаются, но при этом не наносят существенного вреда окружающему пространству и людям и легко поддаются ремонту.
Особенности почвы и вес конструкции. Эти два параметра взаимосвязаны. На плотных и каменистых грунтах устойчивой будет даже тяжелая каркасная постройка со сложной стропильной системой. На песчаных и супесчаных почвах, а также при высоком уровне грунтовых вод нужно возводить облегченные постройки или делать для них глубокий свайный фундамент.
Расположение относительно других построек. Желательно располагать малые архитектурные формы с металлокаркасом таким образом, чтобы более высокие и тяжелые строения закрывали более низкие и легкие от порывов ветра.

Рекомендуем ознакомиться: Как сделать стремянку (лестницу) из профильной трубы

Профильная труба — особенности производства и применения в строительстве жилых домов и мебели (100 фото)

Они производятся из низколегированной или углеродистой стали. Цилиндрической формы труба подходит не ко всем условиям. Легкость деформации не обеспечивает пространственной жесткости. Профильные образцы выполняются из не поддающихся коррозии материалов или покрываются цинком.

По профилю сечения трубы разделяются на: квадратные, прямоугольные, овальные и плоскоовальные. Последний вариант востребован в мебельной индустрии. Напоминающие по физическим показателям круглые, они чрезвычайно декоративны.

Из них создают предметы мебели, детали ограждений и изящные элементы зданий. Овальный профиль неизменно гибок поперек длинной стороны, относясь к арочному типу.

Другие конструкции известны как армирующие составляющие или независимые изделия. Исходя из особенностей получения, они разделяются на: сварные, без шва, горячекатаные и холоднокатаные. Цельнотянутая конструкция не имеет шва ввиду использования сплошной заготовки в форме цилиндра, называемой «штангой».

Выпуск регламентирован ГОСТом с указанием к способности деформации. Стандартными размерами профильной трубы считаются:

При квадратном сечении: 10-180 (32-60) мм и толщине стенки в пределах 1-14 (4-6) мм.
С профилем в виде прямоугольника: 15*10 (28*25) мм с толщиной стенки в 1-12 мм.
Овальной формы от 6*3 мм до 90*50 мм с толщиной стенок 0,5-2,5 мм.

Изделия различаются по протяженности:

С мерной длиной.
Не подвергающейся измерению.
Кратной длиной.

Профильная труба по ГОСТу варьируется от 50х50 до 400х400 мм.

Нержавеющая профильная труба входит в состав конструкции и выполняется из не поддающихся коррозии марок: AISI 304 и AISI 316, реже AISI 439, 430, 409. В данном случае увеличивается срок ее службы. Возможно простое покрытие цинком. Из них идеально формируются элементы архитектурного назначения и создаются несущие каркасы.

Профилированные трубы данного типа не подвергаются истиранию и устойчивы к повышенным температурам. Их отличает многообразие завершающей обработки посредством полирования, шлифовки, пескоструйной текстуры и травления.

В качестве альтернативы используется алюминий, повышающий период эксплуатации трубы. Его гибкость способствует приданию сложных форм, широко востребованных в быту и промышленном производстве.

Алюминиевая профильная труба со значительной площадью внешней поверхности и сниженным объемом внутри повышает спрос в системах охлаждения с наибольшим отводом тепла от носителя в виде радиатора или змеевика. Из них производят технику, автомобили, морские и воздушные суда. Среди преимуществ продукции из алюминия: незначительный вес и диапазон выполняемых работ от -60°C до +180°C.

В действительности значение замкнутого профиля трудно переоценить с точки зрения технологических приемов и финансовой выгоды. Они удобны в работе, являясь незаменимым материалом при сооружении любого строительного объекта.

Характеристики профильной трубы Базовые виды, стандартизированные габариты и материалы изготовления профильной трубы. Фото профилей разных типов, особенности и варианты их применения.

Как рассчитать фермы для навеса своими руками?

Для того чтобы произвести расчет подобной конструкции для навеса, понадобится подготовить:

Калькулятор и специальное программное обеспечение;
СНиП 2.01.07-85 и СНиП П-23-81.

При проведении расчетов надо будет выполнить следующие действия:

Прежде всего понадобится выбрать схему фермы. Для этого определяются будущие контуры. Очертания нужно выбирать исходя из основных функций навеса, материала и других параметров;
После этого надо будет определить габариты изготавливаемой конструкции. Высота будет зависеть от типа кровли и используемого материала, веса и других параметров;
Если размеры пролета превышают 36 м, понадобится произвести расчет для строительного подъема. В данном случае имеется ввиду обратный погашаемый изгиб от нагрузок на ферму;
Необходимо определить размеры панелей сооружения, которые должны соответствовать расстояниям между отдельными элементами, которые обеспечивают передачу нагрузок;
На следующем этапе определяется расстояние между узлами, которое чаще всего равняется ширине панели.

При произведении расчетов следуйте таким советам:

Понадобится все значения высчитать в точности. Следует знать, что даже малейший недочет приведет к ошибкам в процессе произведения всех работ по изготовлению конструкции. Если нет уверенности в собственных силах, то рекомендуется сразу же обратиться к профессионалам, которые имеют опыт в проведении подобных расчетов;
Для облегчения работы можно использовать готовые проекты, в которые останется лишь подставить имеющиеся значения.

На этом фото изображено металлическое укрытие В процессе выполнения расчета фермы следует помнить, что в случае ее увеличивающейся высоты будет увеличиваться и несущая способность. В зимнее время года снег на подобном навесе практически не будет накапливаться. Для того чтобы увеличить прочность конструкции, следует установить несколько прочных ребер жесткости.

Для сооружения фермы лучше всего использовать трубу из железа, которая имеет небольшой вес, высокую прочность и жесткость. В процессе определения размеров для подобного элемента понадобится учитывать следующие данные:

Для конструкций небольших размеров, ширина которых составляет до 4,5 м, понадобится использовать трубу из металла 40х20х2 мм;
Для конструкций, ширина которых составляет менее 5,5 м, нужно использовать трубу с размерами 40х40х2 мм;
Если ширина фермы составит более 5,5 м, лучше всего применить трубу 60х30х2 мм или 40х40х3 мм.

В процессе планирования шага ферм следует учитывать, что максимально возможное расстояние между трубами навеса составляет 1,7 м. Только в таком случае можно будет сберечь надежность и прочность конструкции.

Пример расчета ферм для навеса

В качестве примера будет рассмотрен навес шириной 9 м уклоном в 8°. Пролет сооружения составляет 4,7 м. Нагрузки снега для региона находятся на уровне 84 кг/м²;
Вес фермы составляет приблизительно 150 кг (следует взять маленький запас на прочность). Вертикальная нагрузка составляет 1,1 т на стойку с высотой 2,2 м;
Одним концом ферма будет опираться на стенку постройки из кирпича, а вторым — на колонну для опоры навеса с помощью анкерных болтов. Для изготовления фермы используется квадратная труба 45х4 мм. Следует заметить, что с подобным приспособлением достаточно удобно работать;
Лучше всего изготавливать фермы с параллельными поясами. Высота каждого из элементов составляет 40 см. Для раскосов используется труба сечением 25х3 мм. Для нижнего и верхнего пояса применяется труба 35х4 мм. Козырьки и другие элементы нужно будет сварить друг с другом, потому толщина стенки будет 4 мм.

В конечном итоге можно будет получить следующие данные:

Расчетное сопротивление для стали: Ry = 2,45 T/см²;
Коэффициент надежности — 1;
Пролет для фермы — 4,7 м;
Высота фермы — 0,4 м;
Число панелей для верхнего пояса конструкции — 7;
Углы нужно будет варить через один.

Все нужные данные для расчетов можно будет найти в специальных справочниках. Однако профессионалы рекомендуют производить расчеты подобного типа с помощью использования программного обеспечения. Если будет допущена ошибка, то изготавливаемые фермы сложатся под воздействием нагрузок снега и ветра.

УКАЗАНИЯ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ И МОНТАЖУ

4.1. Сборка, сварка и монтаж ферм производятся в соответствии с указаниями главы на правила изготовления, монтажа и приемки металлических конструкций СНиП и с учетом п. 4.2 настоящего Руководства.

4.2. Сборка и сварка фермы может осуществляться двумя способами:

вначале к поясным уголкам, раздельно, в жестких кондукторах, привариваются детали (фасонки, планки и др.), необходимые для сборки и сварки всей фермы. Затем накладывают элементы решетки и производится их приварка к полкам уголков поясов, фасонкам и планкам. Сварка производится в нижнем положении с одной стороны ферм. Приварку фасонок к перу поясных уголков рекомендуется производить по рис. ,а

приложения;

сборка ферм производится за одну операцию на стеллажах при помощи прихваток. Сварка осуществляется с обеих сторон ферм.

Приварку фасонок к перу поясных уголков следует производить по рис. ,б

приложения.

В тех местах шва, где он не закрыт полками уголков, производится подварка его с обратной стороны с удалением грата.

4.3. Укрупнительная оборка на монтаже производится при помощи сварных швов, накладываемых в нижнем положении с одной стороны ферм (рис. и приложения).