Содержание
- 1 Стропильная система односкатной крыши
- 2 Как произвести расчет кровельного покрытия, обрешетки и стропил для односкатной крыши с помощью онлайн калькулятора
- 3 СтеллаСтрой
- 4 Назначение и изготовление стропильных ферм
- 5 Фермы из профильной трубы: рассчитываем и изготавливаем своими руками
- 6 Ферма для односкатной крыши из профильной трубы
- 6.1 Ферма из профильной трубы
- 6.2 Материалы для профильных труб
- 6.3 Виды конструкций ферм из профильной трубы
- 6.4 Выбор фермы, в зависимости от уклона ската
- 6.5 Расчеты ферм из стальных профильных труб
- 6.6 Полезные советы по изготовлению своими руками ферм из профильных труб
- 6.7 Основные этапы работ по изготовлению и монтажу ферм из профильных труб
- 6.8 Фермы из профильной трубы: конструкции, расчет и изготовление
- 6.9 Конструкции ферм из профильной трубы ↑
- 6.10 Расчет для навеса ↑
- 6.11 Рекомендации по правильному выбору и изготовлению металлоконструкций трубчатого типа ↑
- 6.12 Расчет и изготовление металлических ферм из профильной трубы
- 6.13 Назначение ферм
- 6.14 Расчет формы
- 6.15 Изготовление стропильного изделия
- 6.16 Предварительный расчет навеса из профильной трубы, инструкция по изготовлению ферм
- 6.17 Расчет и чертеж навеса
- 6.18 Создание навеса из профильной трубы
- 6.19 Виды креплений элементов навеса и их размеры
- 6.20 Выбор профильных труб для изготовления ферм
Стропильная система односкатной крыши
Еще совсем недавно форма односкатной крыши была приоритетом многоэтажных зданий при строительстве спортивных сооружений, торгово-развлекательных центров. К ее устройству прибегали застройщики, возводя дачные домики, а также хозяйственные постройки: гаражи, баньки, веранды. Однако современные веяния в архитектуре предлагают использовать такую конструкцию крыши и в проектах жилого малоэтажного строительства. Поиск оригинальных идей часто приводит к решению строить в современном и лаконичном стиле хай-тек или скандинавской стилистике. В этих вариантах односкатная крыша становится особенно актуальной.
Единственный скат такой крыши опирается на несущие стены, которые отличаются разной высотой. Подобный вид оформления верхней части строения – простой по устройству и экономичный по затратам. Выполнить стропильную систему односкатной крыши своими руками не составит особых сложностей застройщику, если ему не впервой держать в руках строительный инструмент. Однако, чтобы достичь желаемого результата, необходимо разобраться, как монтируется стропильная ферма односкатной крыши, какую последовательность работ нужно соблюдать и какие факторы учитывать. В эти тонкости мы и хотим посвятить заинтересованного застройщика.
Расчет стропильной системы односкатной крыши
Важную роль в устройстве односкатной крыши играет правильно выбранный уклон, от него зависит надежность конструкции. В зимнее время, в период обильных снегопадов, крыша испытывает серьезные нагрузки, оказывают на нее большое давление и атмосферные явления в виде дождей и ливней. Поэтому для районов с обильными осадками нормы и правила рекомендуют соблюдать угол наклона ската до 45 градусов.
Стропильная ферма должна не только противостоять снеговой и ветровой нагрузке, но и выдерживать собственный вес и вес кровельного покрытия.
Поэтому при определении минимального значения наклона учитывают:
- среднемесячный уровень осадков в местности строительства,
- применяемый кровельный материал,
- площадь строения,
- особенности вентиляции.
Если вы планируете настилать кровлю из металлочерепицы, то рекомендуемый угол наклона должен составлять 35, для шифера – 20 –30 градусов. Диапазон этого показателя для профнастила колеблется от 8 до 20 градусов, и действует поправка на погодные условия. Металлические фальцевые кровли настилают при уклоне ската, который варьируется в пределах 18 – 30 градусов.
Рассчитывая угол наклона ската, принимают во внимание и расположение будущего строения. Дом нужно размещать наклоном крыши к наветренной стороне, здесь же обустраивать водосточную систему.
Серьезное значение в расчете имеет такой показатель, как расстояние между стропилами односкатной крыши. При слишком большом шаге между элементами стропил не удастся добиться устойчивой конструкции к внешним влияниям. При необоснованно малом шаге каркас приобретает значительный вес, оказывая давление на несущие стены и основание дома. Правильно рассчитанный шаг, сечение всех элементов фермы, длина стропильных ног, применяемые варианты узлов крепления – все эти параметры в совокупности создают надежную стропильную систему. Немаловажную роль играет длина пролета здания и вес кровельного материала, от этих показателей зависит количество устанавливаемых стропил и необходимость установки дополнительных опор для стропильных ног.
Чтобы правильно выполнить эти расчеты, на помощь застройщикам приходит интернет. В сети можно найти специальные программы, которые в считанные минуты сделают верные вычисления, и вы получите оптимальный вариант параметров будущей стропильной фермы.
Stroy-calc – Профессиональные строительные калькуляторы
Устройство стропильной системы односкатной крыши
Нужный уклон кровельной конструкции достигается разницей в высоте торцовых стен, и для этого существует два способа решения:
- выполнить кладку одной из стен выше на расчетную величину,
- на одной из одинаковых по высоте несущих стен установить подпорные стойки, наверх уложить прогон, на который при устройстве стропильной системы будет опираться верхняя часть стропил.
Рассматривая первый вариант, в котором кладка одной стены выполнена выше, последовательность работ будет складываться из следующих процессов:
- На обе несущие стены укладывают балки мауэрлата и крепят их с помощью анкеров, которые забивают в стену или закладывают предварительно в кладку. В качестве материала для этого элемента выбирают брус из хвойных пород дерева сечением 100х100 мм либо 150х150 мм. Под стропила в уложенных балках вырубают специальные гнезда. Мауэрлату требуется надежная защита от влаги, поэтому обязательно выполняется гидроизоляция.
- Монтируют стропила, соблюдая шаг 60 – 70 см. Данная величина шага позволяет накрывать односкатную крышу любым материалом. Для легких кровельных систем в качестве материала для стропил подойдут обрезные доски. Их укладывают, вынося за стены на расстояние 40 – 50 см. Такие свесы обеспечат защиту стен от осадков. Если же стропильные ноги имеют большую длину, то рекомендуется использовать прочный клееный брус, который не подвержен деформациям и способен выдерживать серьезные нагрузки.
- Устанавливают подпорки. Этот элемент предусматривается в том случае, если значение длины стропильных ног превышает 4,5 метра.
- При ширине строения больше, чем 4,5 метра потребуется монтаж дополнительных стоек. Их упирают на балки, которые в свою очередь нуждаются в усилении, для чего используют раскосы или подстропильные ноги.
- Затем крепят на стропила обрешетку. Она обеспечит жесткость конструкции каркаса односкатной крыши. Толщина обрешетки и шаг между элементами предусматривается в зависимости от выбранного кровельного покрытия. Мягкая черепица и рулонная кровля требуют создания обрешетки из фанерных кровельных листов.
Как закрепить стропила на односкатной крыше при равных по высоте стенах? Установка стропил требует монтирования дополнительных вертикальных элементов. Как и в первом случае, не обойтись без мауэрлата, который помещается на верхний ряд кладки из кирпича или на специальный армопояс. Предварительно выполняется укладка гидроизоляционного слоя. На одной из стен монтируют в вертикальной плоскости стойки, поверху которых обустраивается прогон. Далее работы проводятся аналогично с первым вариантом: собирается каркас. Сначала ведется установка стропил односкатной крыши, затем монтируется обрешетка.
Если односкатная крыша строится над жилыми помещениями, то обязательным этапом является пароизоляция стропильной системы и утепление крыши. Часто владельцы применяют так называемую вентилируемую схему, когда между слоями теплоизоляции и влагозащиты существует воздушная прослойка, а по бокам кровли специальные отверстия. Такой подход позволяет свободно циркулировать воздуху, сводя до минимума возможность возникновения конденсата. Устройство вентиляции в значительной степени увеличивает эксплуатационный срок данного вида крыши.
Какие преимущества и недостатки у односкатных крыш
Идеальных конструкций не существует, поэтому каждый вид крыши имеет свои плюсы и недостатки. Достоинством и положительными характеристиками односкатных крыш считают:
- простоту монтажа, что позволяет выполнить работы своими руками,
- небольшой вес каркаса по сравнению с другими вариантами крыш, поскольку он состоит из минимального количества элементов,
- экономия древесины, кровельного материала и доборных элементов, что серьезно сокращает финансовые затраты,
- возможность использования практически любого кровельного материала.
- низкая парусность,
- при среднем уклоне ската до 30 градусов упрощается обслуживание и ремонт кровли.
К преимуществам относят также отсутствие в односкатной крыше ендов и примыканий, которые считаются местами особенно подверженными образованию протечек.
Когда говорят о недостатках односкатной крыши, то упоминают высокую восприимчивость к нагрузке от массы снега и необходимость выполнять дополнительную гидроизоляцию при небольшом уклоне ската, дабы предотвратить возможные протечки. Правильные расчеты уклона, учитывающие погодно-климатический фактор, и верно подобранные элементы стропильной системы (сечение бруса), способны свести к минимуму негативные факторы.
Минусом данного вида крыши считают невозможность устройства мансарды в подкровельном пространстве. Но это касается только строений с небольшим параметром ширины.
К недостаткам относят также неэстетичный вид односкатной крыши. Однако этот недостаток можно превратить в достоинство. Планируя выполнение односкатной крыши с малым углом наклона, реально сделать ее эксплуатируемой. Или выполнить скат, выдающимся за пределы фронтона, чтобы он служил навесом для оригинальной террасы, опираясь на конструкции столбиков.
Еще на заметку застройщику о тонкостях устройства односкатной крыши:
- Крышу рекомендуют устанавливать таким образом, чтобы нижняя часть ската находилась с подветренной стороны.
- Для устройства каркаса нужно использовать только сухой пиломатериал. Применение сырого материала приводит к ослабеванию креплений и расшатыванию конструкции по мере высыхания древесины.
- Деревянные элементы стропильной фермы предварительно обрабатывают огнестойкими составами и антисептическими растворами, уберегая древесину от гниения, образования плесени и насекомых. Таким образом удается продлить эксплуатационный срок строения.
- Конструкции односкатных крыш с незначительным уклоном целесообразно планировать при строительстве домов в южных и степных районах, где выпадает мало осадков, но наблюдаются высокие ветровые нагрузки.
Подводя итог, следует еще раз акцентировать внимание застройщиков, что предотвратить быстрый износ односкатной крыши, можно соблюдая правила ее расчета и строительства, выбирая только качественный деревянный материал для каркаса и принимая все меры по ее защите от неблагоприятного воздействия окружающей среды.
Как произвести расчет кровельного покрытия, обрешетки и стропил для односкатной крыши с помощью онлайн калькулятора
13.02.2017 27,514 Просмотров
Односкатная крыша имеет наиболее простое устройство, так как отсутствуют дополнительные элементы — переходы, коньки, ендовы и т.д. Она представляет собой наклонную плоскость (скат), накрывающую постройку (или ее часть) для защиты от воздействия осадков и компенсации ветровой нагрузки.
Неправильное обустройство крыши влечет за собой появление лишних нагрузок на стены и фундамент, образование протечек, выход из строя стропильной системы и порчу всей постройки.
Поэтому строительство крыши и всех ее элементов должно быть тщательно рассчитано с учетом всех действующих факторов.
- Климатические условия.
- Величина постройки, количество этажей.
- Материал кровли.
- Используемый утеплитель.
- Угол наклона кровли.
Такие параметры имеют большое влияние на испытываемую нагрузку стропильной системы и стен, поэтому все расчеты основаны на них.
В данной статье мы расскажем что представляет из себя калькулятор расчета односкатной крыши, который поможет вам в расчете конструкции фермы.
Расчет односкатной крыши онлайн калькулятор
Как рассчитать длину стропил односкатной крыши? Расчет односкатной крыши вы можете произвести с помощью нашего онлайн помощника.
Вы сможете рассчитать не только количество мягкой кровли, но так же систему обрешетки и стропил.
Обозначение полей в калькуляторе
Результаты расчетов
Описание полей калькулятора
Регион снеговой нагрузки
Воздействие на стропила и кровельное покрытие
Расчет нагрузок на стропила и кровлю складывается из двух слагаемых:
- Постоянная нагрузка. Это — собственный вес стропил и кровельного покрытия, утеплителя и гидроизоляции, всех элементов крыши.
- Временная нагрузка. Учитываются длительные или кратковременные усилия разной направленности, вызываемые весом снега в зимний период, воздействием ветра и т.п.
Постоянная нагрузка определяется суммированием веса всех элементов, присутствующих на крыше, причем учитывается и полезная нагрузка — вес расширительных баков, обшивки чердака, окон или иных предметов, нагружающих крышу и подкровельное пространство.
Если для постоянных нагрузок расчет не выглядит чем-то сложным, то учесть природные факторы будет сложнее. Потребуются данные о преобладающих направлениях и силе ветра, случаях ураганных шквалистых проявлений, количество снега в зимнее время, его качественные показатели — сухой снег намного легче, чем мокрый.
Расчет снеговой нагрузки производится по формуле:
S = Sg * µ
где Sg — вес снега на 1 кв м плоскости, выпадающий в данной местности.
µ — поправочный коэффициент, учитывающий угол наклона кровли (для плоских крыш до 25° он равен 1, для более крутых — 0,7).
При наклоне кровли от 60° и выше вес снега не учитывается.
Ветровая нагрузка вычисляется так:
W = Wo * k
Wo — нормативный показатель силы ветра для данной местности.
k — поправочный коэффициент, учитывающий тип местности и высоту над землей.
Обе формулы показывают нагрузку на 1 кв.м., для получения полного значения надо результат умножить на площадь крыши.
Следует также понимать, что данные расчеты не всегда учитывают предельные нагрузки или частные случаи — например, скопления снега или единичные сильные порывы ветра, нетипичные для данной местности, но иногда случающиеся. Для того, чтобы иметь гарантию прочности, надо принимать нагрузку с запасом в 15% — 20% от расчетной.
Количество кровельного покрытия для односкатной крыши
Расчет кровельного покрытия базируется на индивидуальных характеристиках материала. Простой подсчет площади крыши в данном случае будет весьма приблизителен, так как не примется во внимание величина продольного, поперечного нахлеста, размер листа.
То есть, площадь листа кровельного материала не используется полностью, при расчете учитывается только полезная часть. У каждого типа материала она своя, определяемая размерами волны или шагом ребристости.
Кроме того, необходимо учитывать размеры козырьков или свесов, на которые тоже идет расход кровельного материала. Если нет полной уверенности в качестве самостоятельного расчета, рекомендуется использовать наш калькулятор односкатной крыши.
Кровельный набор для металлочерепицы
Количество обрешетки для односкатной крыши
Количество обрешетки напрямую зависит от того, какое покрытие для кровли будет применяться в данном случае. Планки обрешетки должны располагаться с шагом, соответствующим размерам листа материала.
Такое соответствие очень важно, без него правильный монтаж кровельного материала будет усложнен или окажется вовсе невозможным. Поэтому для расчета количества обрешетки прежде всего надо определить ее шаг. Можно обратиться к СНиП, в которых имеется подробная и точная информация о правилах установки всех элементов кровли.
Для мягких кровельных материалов часто используется сплошная обрешетка, когда расстояние между планками составляет 2-2,5 см. В этом случае расчет обрешетки сводится к делению длины кровли на ширину планки плюс 2 см на зазор.
Более жесткие виды материала не требуют сплошной обрешетки и расчет делается исходя из расстояния между планками, применяющегося для данного вида кровли.
Более простым решением будет использование онлайн-калькуляторов, осуществляющих специализированный расчет по указанному кровельному материалу. Полученные данные следует уточнить при помощи пересчета на другом онлайн-калькуляторе.
Расчет материала для стропил односкатной крыши
Стропильная система — основной несущий элемент для кровли и подкровельных элементов. Недостаточно тщательный расчет или не полностью учтенные нагрузки могут стать причиной провисания или прогиба стропил, что повлечет за собой появление протечек и порчу всей постройки.
Для расчета прежде всего следует определиться с выбором материала. В данном случае следует придерживаться традиционного подхода и использовать обрезную сосновую доску 50 на 150 мм. Такой выбор проверен временем, сосна мало впитывает атмосферную влагу, она легка и достаточно прочна.
Кроме того, надо учесть:
- Назначение постройки, в частности — чердачного помещения.
- Размеры крыши, длина и угол наклона ската.
- Материал кровли.
- Количество снега и сила ветра.
Учет этих факторов поможет определить оптимальное расстояние между стропилами, а также рассчитать количество пиломатериала. Если длина ската больше 6,5 м, то потребуется установка дополнительных стоек.
Стандартная величина шага стропил обычно колеблется в пределах 60-70 см, что позволяет делать упрощенный расчет системы. При этом, рекомендуется обратиться к онлайн-калькуляторам, чтобы проверить свои результаты.
Односкатная крыша имеет самую простую структуру, но пространство под ней сложнее использовать в жилых целях. Чаще всего, такой вариант используется для подсобных или вспомогательных построек, когда чердак не рассматривается в качестве жилого помещения.
В таких случаях вес и нагрузка от кровли на стены снижены за счет отсутствия утепляющего слоя, что упрощает строительство, снижает расходы на материалы.
СтеллаСтрой
Производство и монтаж металлоконструкций и строительство «под ключ» производственно-складских и торговых комплексов, магазинов, логистических комплексов.
Назначение и изготовление стропильных ферм
Стропильные фермы являются остовом крыши дома, несущей конструкцией. Кровельный материал держится на них аналогично обшивке корабля на шпангоутах. Поэтому надёжная крыша начинается с изготовления стропильных ферм.
Фермы — это жёсткие стержневые конструкции. Их можно классифицировать:
- По материалу:
- деревянные,
- металлические.
- По типу конструкции:
- для односкатных крыш,
- для двускатных крыш — треугольные,
- для двускатных крыш — трапециевидные.
Выбор типа фермы зависит от количества скатов, угла наклона крыши, необходимой прочности и других параметров. Например, лучшим решением для максимально прочной двускатной крыши будет треугольная схема.
Изготовление стропильных ферм из дерева
Деревянные конструкции применяются во многих домах. Они проще в монтаже (не применяется сварка), легче, и достаточно прочны для большинства видов кровельных материалов. Максимальная длина пролёта — около 15 метров.
Деревянные фермы изготавливаются из досок (в том числе клееных), брусьев, кругляка. Соединение производится либо врубкой, либо с помощью металлических изделий: уголков, скоб, анкеров и прочих креплений. Используется древесина преимущественно хвойных пород, как самая дешёвая, лёгкая, но достаточно прочная, к достоинствам таких пиломатериалов можно отнести и смолистость досок. Перед строительством пиломатериалы должны быть специальным образом обработаны для защиты от сырости, плесени и других грибков, жучка-древоточца и т. д., тогда крыша будет служить очень долго. Деревянные стропильные фермы собираются прямо на месте.
Металлические стропильные фермы
При длине пролёта более 15 метров обычно возводят металлические стропильные фермы. Металлические элементы чаще всего соединяют сваркой, но можно использовать и другие крепления (болтовые соединения, клёпка). Такие конструкции служат долго, более устойчивы к гниению, хорошо держат нагрузку. После монтажа металл окрашивается для защиты от коррозии.
К недостаткам металла можно отнести высокую стоимость и большой вес, необходимость иметь специальный инструмент для резки (и сварки). Зачастую металлические фермы (в том числе из металлопрофиля) собираются в заводских условиях и доставляются уже готовыми — в таком случае для их монтажа необходима лебёдка или кран.
Конструкции стропильных ферм
Односкатные крыши
Схема стропильной фермы для односкатной крыши напоминает прямоугольный треугольник: стропила располагаются вдоль гипотенузы. Прогоны нужны только при размере пролёта более четырёх метров. Готовые фермы должны несколько выступать за мауэрлат. Изготовление стропильных ферм для односкатных крыш под силу даже начинающему строителю.
Треугольные крыши
Треугольную крышу можно рассматривать как две односкатные, с тем отличием, что верхние края стропил опираются не на стену, а на конёк. Для большей жёсткости треугольные фермы имеют ригели, соединяющие середины противоположных стропил, если пролёт длинный, то монтируются стойки, на которые кладутся прогоны для промежуточного крепления стропил. Крепления могут быть жёсткими и скользящими, скользящие предпочтительны для большей устойчивости крыши при усадке дома.
Трапециевидные крыши
Треугольные крыши чаще всего собираются из наслонных стропил. Главное конструктивное отличие трапециевидных — в наличии стропил висячих, то есть упирающихся не в мауэрлат, а в прогон. Такие типы ферм широко распространены, так как позволяют рациональнее использовать пространство под крышей.
Ноги висячих стропил упираются в прогоны, лежащие на стойках. Угол между ними довольно большой, поэтому для придания большей жёсткости используются стяжки, соединяющие ноги висячих стропил. Наслонные стропила в таких конструкциях держатся более крепко.
Выбор конструкции стропильной фермы
Выбор конструкции фермы зависит от функций здания. Например, теплица, гараж, кладовая, туалет могут иметь односкатную крышу, землянка, низкий дом, сарай и т. п. — двускатную треугольную (особенно в снежных районах), большой дом, особенно при желании использовать пространство под крышей для жилья — трапециевидную крышу. Материалы выбираются, исходя из размеров здания.
Фермы из профильной трубы: рассчитываем и изготавливаем своими руками
Сегодня фермы из профильной трубы по праву считаются идеальным решением для строительства гаража, жилого дома и приусадебных построек. Прочные и долговечные, такие конструкции обходятся недорого, быстры в исполнении, и с ними способен справиться любой, кто хоть немного разбирается в математике и имеет навыки резки и сварки металла.
Содержание
Этап I. Проектируем ферму и ее элементы
Итак, что такое ферма? Это конструкция, которая связывает опоры в единое целое. Среди ее преимуществ: высокая прочность, отличные показатели эксплуатации, невысокая стоимость и хорошая устойчивость к деформациям и внешним нагрузкам.
Благодаря тому, что такие фермы обладают высокой несущей способностью, их ставят под любые кровельные материалы, независимо от их веса.
Использование в строительстве металлических ферм из прямоугольных замкнутых профилей считается одним из самых рациональных решений. И неспроста:
- Главный секрет в экономии, благодаря удобному соединению всех элементов решетки.
- Еще одно ценное преимущество профильных труб для ферм – это равная устойчивость в двух плоскостях, замечательная обтекаемость и удобство эксплуатации.
- При своем малом весе такие фермы выдерживают серьезные нагрузки.
Отличаются стропильные фермы по очертанию поясов, типу сечения стержней и видам решетки. И при правильном подходе вы самостоятельно сможете сварить и установить ферму из профильной трубы любой сложности. Даже такую:
Этап II. Приобретаем качественный профиль
Итак, прежде, чем составить проект будущих ферм, сначала нужно определиться с такими важными пунктами, как:
- контуры, размер и форма будущей крыши,
- материал изготовления верхнего и нижнего поясов фермы, а также ее решетки,
- угол наклона и планируемая нагрузка.
Запомните одну простую вещь вещь: у каркаса из профильной трубы есть так называемые точки равновесия, которые важно определить для устойчивости всей фермы. И очень важно подобрать под эту нагрузку качественный материал:
Профильные трубы для ферм бывают двух видов сечений: прямоугольного или квадратного. Выпускаются они разного диаметра, с разной толщиной стенок:
- Для малогабаритных построек мы рекомендуем трубы до 4,5 метров длиной, сечением 40х20х2 мм.
- Если вы будете изготавливать фермы длиннее 5 метров, тогда выбирайте профиль с параметрами 40х40х2 мм.
- Для полномасштабного строительства крыши жилого дома вам понадобятся профильные трубы с такими параметрами: 40х60х3 мм.
Устойчивость всей конструкции прямо пропорциональна толщине профиля, поэтому для изготовления ферм не используйте трубы, предназначенные для стоек и каркасов. Также обратите внимание, каким именно методом было изготовлено изделие: электросварным, горячедеформированным или холодным деформированнием.
Если же вы беретесь изготавливать фермы самостоятельно, берите заготовки квадратного сечения – с ними работать проще всего. Приобретите квадратный профиль 3-5 мм толщиной, который будет достаточно прочным и по своим характеристикам близок к металлическим брусьям.
Обязательно учитывайте при проектировании снеговые и ветровые нагрузки в вашей местности. Ведь большое значение при выборе профиля имеет угол наклона ферм:
Более точно спроектировать ферму из профильной трубы вы сможете при помощи онлайн-калькуляторов.
Отметим только, что самая простая конструкция фермы из профильной трубы представляет собой несколько вертикальных стоек и горизонтальные уровни, на которые можно крепить стропила для крыши. Приобрести такой каркас можно в готовом виде, даже под заказ в любом городе России.
Этап III. Рассчитываем внутреннее напряжение ферм
Самое важное и ответственное задание – это правильно произвести расчет фермы из профильной трубы и подобрать нужный формат внутренней решетки. Для этого нам понадобится калькулятор или подобное ему другое программное обеспечение, а также некоторые табличные данные СНиПов, которые за это:
- СНиП 2.01.07-85 (воздействия, нагрузки).
- СНиП п-23-81 (данные по стальным конструкциям).
По возможности ознакомьтесь с этими документами.
Форма крыши и угол наклона
Ферма нужна для какой конкретно кровли? Односкатной, двускатной, купольной, арочная или шатровой? Самый простой вариант, конечно же, это изготовление стандартного односкатного навеса. Но и достаточно сложные фермы вы также способны рассчитать и изготовить самостоятельно:
Стандартная ферма состоит из таких важных элементов, как верхний и нижний пояс, стойки, раскосы и вспомогательные подкосы, которые еще называют шпренгелями. Внутри ферм располагается система решеток, для соединения труб используется сварные швы, клепки, специальные парные материалы и косынки.
И, если вы собираетесь изготовить сложную по форме крышу, то такие фермы станут для нее идеальным вариантом. Их очень удобно изготавливать по шаблону прямо на земле, и только потом поднимать наверх.
Чаще всего при строительстве небольшого дачного домика, гаража или бытовки применяются так называемые фермы полонсо – особая конструкция треугольных ферм, соединенных затяжками, и нижний пояс здесь выходит приподнятым.
По сути, в этом случае, чтобы повысить высоту конструкции, нижний пояс делают ломаным, и он тогда составляет 0,23 от длины полета. Для внутреннего пространства помещения очень удобно.
Итак, всего есть три основных варианта изготовления фермы в зависимости от наклона крыши:
- от 6 до 15°,
- от 15 до 20°,
- от 22 до 35°.
В чем разница спросите вы? Например, если угол конструкции будет небольшой, всего до 15°, тогда фермы рационально делать трапециевидной формы. И при этом вполне можно уменьшить вес самой конструкции, беря в высоту от 1/7 до 1/9 от от общей длины полета.
Т.е. руководствуйтесь таким правилом: чем меньше вес, тем больше должна быть высота фермы. А вот если мы вас будет иметь уже сложную геометрическую форму, тогда нужно выбрать другой тип фермы и решеток.
Виды ферм и формы крыши
Вот пример конкретных ферм для каждого вида крыши (односкатной, двускатной, сложной):
Давайте разберемся с видами ферм:
- Треугольные фермы – классика изготовления основы для крутых скатов крыши или навесов. Сечение труб для таких ферм нужно подбирать с учетом веса кровельных материалов, а также эксплуатации самой постройки. Треугольные фермы хороши тем, что обладают простыми формы, просты в расчете и исполнении. Их ценят за подкровельное обеспечение естественным светом. Но отметим и недостатки: это дополнительные профили и длинные стержни в центральных сегментах решетки. А также здесь вам придется столкнуться с некоторыми сложностями при сварке острых опорных углов.
- Следующий вид – полигональные фермы из профильной трубы. Они незаменимы при сооружении больших площадей. Сварка у них уже более сложной формы, а поэтому для облегченных конструкций их не проектируют. Зато такие фермы отличаются большей экономией металла и прочностью, что особенно хорошо для ангаров с большими пролетами.
- Прочной считается также ферма с параллельными поясами. Отличается от других такая ферма тем, что у нее все детали – повторяющиеся, с одинаковой длиной стержней, поясов и решеток. То есть здесь минимум стыков, а поэтому рассчитывать и варить такую из профильной трубы проще всего.
- Отдельный вид – это односкатная трапециевидная ферма с опорой на колонны. Такая ферма идеальна, когда необходима жесткая фиксация сооружения. У нее есть уклоны (раскосы) по боковым сторонам и отсутствуют длинные стержни верхней обрешетки. Подходит для крыш, которым особенно важна надежность.
Вот пример изготовления ферм из профильной трубы как универсального варианта, который подходит для любых садовых построек. Речь идет о треугольных фермах, и вы наверняка их уже видели много раз:
Треугольная ферма с ригелем тоже достаточно проста, и вполне подходит для строительства беседок и бытовки:
А вот арочные фермы в изготовлении уже намного сложнее, хотя и обладают рядом своих ценных преимуществ:
Главное ваша задача – центрировать элементы фермы из металла от центра тяжести по всем направлениям, говоря простым языком, минимизировать нагрузку и грамотно ее распределить.
Поэтому выбирайте тот вид ферм, который подходит для этой цели больше. Кроме перечисленных выше, популярностью пользуются также ферма-ножницы, асимметричная, П-образная, двухшарнирная, ферма с параллельными поясами и мансардная ферма с опорами и без них. А также мансардный вид фермы:
Типы решеток и точечная нагрузка
Вам будет интересно узнать, что определенный дизайн внутренних решеток ферм подбирается вовсе не из эстетических соображений, а вполне практичных: под форму крыши, геометрию потолка и расчет нагрузок.
Вам нужно спроектировать свою ферму таким образом, чтобы все силы сосредотачивались конкретно в узлах. Тогда в поясах, раскосах и шпренгелях изгибающих моментов не будет – они станут работать только на сжатие и растяжение. И тогда сечение таких элементов уменьшают до необходимого минимума, значительно при этом экономя на материале. И саму ферму ко всему вы спокойно можете сделать шарнирной.
В противном случае, на ферму будут постоянно действовать распределенная по стержням сила, и появится изгибающий момент, в дополнение к общему напряжению. И здесь тогда важно грамотно просчитать максимальное изгибающее значения для каждого отдельного стржня.
Тогда сечение таких стержней должно быть больше, чем если бы сама ферма была нагружена точечными силами. Подведем итог: фермы, на которых распределенная нагрузка действует равномерно, изготавливают из коротких элементов с шарнирными узлами.
Давайте разберемся, в чем преимущество того или иного вида решетки в плане распределения нагрузки:
- Треугольная система решетки всегда применяются в фермах с параллельными поясами и трапецеидальной ферме. Ее основное преимущество в том, что она дает самую маленькую суммарную длину решетки.
- Раскосная система хороша при небольшой высоте ферм. Но расход материала на нее немалый, ведь здесь весь путь усилия идет через узлы и стержни решетки. А поэтому при проектировании важно заложить максимум стержней, чтобы длинные элементы оказались растянутыми, а стойки – сжатыми.
- Еще один вид – шпренгельная решетка. Ее изготавливают в случае нагрузок верхнего пояса, а также тогда, когда нужно уменьшить длину самой решетки. Здесь преимущество в соблюдении оптимального расстояния между элементами всех поперечных конструкций, которое, в свою очередь, позволяет сохранить нормальное расстояние между прогонами, что будет практичным моментом для монтажа элементов кровли. Но создавать такой решетку своими руками – довольно трудоемкое занятие с дополнительным расходам металла.
- Крестовидная решетка позволяет распределить нагрузку на ферму сразу в обоих направлениях.
- Еще один вид решетки – перекрестная, где раскосы крепятся прямо к стенке фермы.
- И, наконец полураскосная и ромбическая решетки, самая жесткая из перечисленных. Здесь взаимодействует сразу две системы раскосов.
Мы подготовили для вас иллюстрацию, где собрали все виды ферм и их решеток вместе:
Вот пример того, как изготавливают ферму с треугольной решеткой:
Изготовление фермы с раскосной решеткой выглядит так:
Нельзя сказать, что какой-то из видов ферм определенно лучше или хуже другого – каждый из них ценен меньшим расходом материалов, более легким весом, несущими способностями и методом крепления. Рисунок отвечает за то, какая схема нагрузок будет на нее действовать. И от выбранного типа решетки напрямую будет зависеть то, какой будет вес фермы, внешний вид и трудоемкость ее изготовления.
Отметим еще такой необычный вариант изготовления фермы, когда она сама по себе становится частью или опорой для другой, деревянной:
Этап IV. Изготавливаем и устанавливаем фермы
Мы дадим вам несколько ценных советов, как самостоятельное без особых сложностей сварить такие фермы прямо у себя на участке:
- Вариант первый: можно обратиться к заводу, и они сделают на заказ по вашему рисунку все нужные отдельные элементы, которые вам останется только сварить уже на месте.
- Второй вариант: приобретите готовый профиль. Тогда вам останется только обшить фермы изнутри досками или фанерами, а в промежутке уложить по необходимости утеплитель. Но и обойдется этот способ, конечно же, дороже.
Итак, теперь подходим непосредственно к сборке самих ферм. Справиться с этим вам поможет такая пошаговая инструкция:
- Шаг 1. Сначала подготовьте фермы. Лучше их заранее сваривать прямо на земле.
- Шаг 2. Установите вертикальные опоры для будущих ферм. Крайне важно, чтобы они были действительно вертикальными, поэтому проверьте их отвесом.
- Шаг 3. Теперь возьмите продольные трубы и приварите их к опорным стойкам.
- Шаг 4. Поднимите фермы и приварите их к продольным трубам. После этого все места соединения важно очистить.
- Шаг 5. Готовый каркас покрасьте специальной краской, предварительно очистив и обезжирив его. Особое внимание при этом уделите местам соединения профильных труб.
С чем еще сталкиваются те, кто изготавливает такие фермы в домашних условиях? Во-первых, заранее продумайте опорные столики, на которых вы будете класть ферму. Далеко не лучший вариант бросить ее на землю – работать будет очень неудобно.
Поэтому лучше поставить небольшие мосты-опоры, которые будут немного шире, чем нижний и верхний пояс фермы. Ведь вы будете вручную замерять и вкладывать между поясами перемычки, и важно, чтобы они не проваливались на землю.
Следующий важный момент: фермы из профильной трубы тяжеловаты на вес, а поэтом вам понадобится помощь минимум еще одного человека. Кроме того, не помешает подмога и в такой нудной и кропотливой работе, как зашкуривание металла перед варкой.
Также в некоторых конструкциях приходится сочетать разные виды ферм, чтобы присоединить крышу к стене здания:
Еще учитывайте, что нарезать фермы вам нужно будет много, для всех элементов, а поэтому советуем вам либо приобрести, либо соорудить самодельный станок по типу того, что в нашем мастер-классе. Вот как он работает:
Во так, шаг за шагом, вы составите чертеж, рассчитаете решетку фермы, сделаете заготовки и сварите конструкцию уже на месте. Причем у вас в расходе будут также и остатки профильных труб, поэтому, ничего не нужно будет выбрасывать – все это понадобится для второстепенных деталей навеса или ангара!
Этап V. Зачищаем и окрашиваем готовые фермы
После того, как вы установите фермы на их постоянное место, обязательно обработайте их антикоррозийными составами и окраски полимерными красками. Идеально подойдет для этой цели краска, которая отличается долговечностью и устойчивостью к ультрафиолету:
Вот и все, ферма из профильной трубы готова! Остаются только финишные работы по обшивке ферм изнутри отделкой и снаружи кровельным материалом:
Поверьте, изготовить металлическую ферму из профильной трубы для вас на самом деле не составит большого труда. Огромную роль играет грамотно составленный чертеж, качественная сварка фермы из профильной трубы и желание все сделать правильно и аккуратно.
Ферма для односкатной крыши из профильной трубы
Ферма из профильной трубы
Металлические фермы – это стержневые системы, состоящие из поясов и решеток. Благодаря ребрам жесткости, такие конструкции не деформируются даже при восприятии значительных нагрузок. В зависимости от сложности формы, могут изготавливаться непосредственно на месте строительства или в условиях специализированных производств. Популярным материалом для изготовления ферменных конструкций является профильная труба квадратного или прямоугольного сечения.
Материалы для профильных труб
Для изготовления профильных труб, которые могут использоваться в конструкциях ферм, применяют различные металлы и сплавы:
- в общем случае – углеродистые стали обыкновенного качества,
- для ответственных конструкций – качественные углеродистые, низколегированные, реже – коррозионностойкие стали,
- для эксплуатации в средах повышенной агрессивности – из углеродистой стали, покрытой защитным цинковым слоем (оцинкованной),
- при необходимости создания легких ферменных конструкций – легкие и прочные сплавы на основе алюминия.
В продажу трубные изделия малых сечений поступают отрезками длиной до 6 м, больших – до 12 м. Толщину стенки и размер сечения выбирают, в зависимости от планируемых нагрузок:
- для пролетов не более 4,5 м – 40х20 мм с толщиной стенки 2 мм,
- 4,5-5,5 м – 40х40 мм с толщиной стенки 2 мм,
- более 5,5 м – 40х40х3 мм или 60х30 со стенкой 2-3 мм.
Виды конструкций ферм из профильной трубы
В состав ферменной конструкции входят верхний и нижний пояса и решетка, располагаемая между ними. Составными компонентами решетки являются:
- стойка – располагается перпендикулярно оси,
- раскос (подкос) – устанавливается под наклоном к оси,
- шпренгель – вспомогательный раскос.
Пояса ферм могут иметь различные очертания:
- Треугольное односкатное. Для треугольной односкатной фермы из профильной трубы характерно сочетание способности выдерживать высокие нагрузки с небольшой материалоемкостью.
- Треугольное двускатное. Такие конструкции могут устанавливаться на кровлях с большим уклоном скатов. Минусы: сложность устройства опорных узлов, большой расход материала. Конструктивный вариант – треугольные двускатные фермы из профильной трубы.
- Сегментное. Часто применяется для сооружения кровель со светопрозрачным покрытием из сотового или монолитного поликарбоната.
- Полигональное. Отличается сложностью монтажа. Преимущество – способность выдерживать значительные нагрузки от тяжелого настила и мощного снегового покрова. Дополнительный плюс – экономное использование профиля.
- С параллельными поясами. Это наиболее простой и экономичный вариант, для сборки которого используются стойки и раскосы одинаковых размеров. Фермы из профильной трубы с параллельными поясами легко монтировать, благодаря унифицированной конструкции, большому количеству деталей одного размера и минимальному количеству стыков. Подходят для мягких и светопрозрачных кровель.
- Трапециевидное. Сходно с полигональным, но имеет упрощенную схему монтажа.
- Арочной формы с параллельными верхним и нижним поясами. Арочные фермы из профильных труб востребованы при строительстве навесов для автомобилей, теплиц, беседок.
Варианты конструкций решеток:
- Треугольной формы. Обычно такая схема применяется в каркасах с параллельными поясами, реже – в ферменных конструкциях треугольной или трапециевидной форм.
- Раскосного типа. Для них характерны: большая материалоемкость и сложность исполнения. Варианты – шпренгельная (с дополнительными раскосами), полураскосная.
- Индивидуальные решения.
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.
Расчеты ферм из стальных профильных труб
Ферма перекрытия – ответственный конструктивный элемент, перед изготовлением которого обязательно проводят расчеты и составляют проект. Проведение расчетных работ необходимо доверить специалисту, поскольку правильная конструкция фермы из профильных труб во многом определяет функциональность не только крыши, но и всего строения. При наличии определенных знаний и создании небольших объектов можно воспользоваться специальными компьютерными программами «Автокад», 3D MAX, Arcon.
Этапы проектирования
- Определяют размер пролета строения, форму крыши, наклон скатов. При этом учитывают запланированный кровельный материал, снеговые и ветровые нагрузки, характерные для данного региона, тип грунта. Также принимаются во внимание вероятные особые нагрузки, которые может испытывать ферма, изготовленная из профильных труб, – штормы, ураганы, землетрясения.
- С учетом принятых выше параметров выбирают конструктивный тип фермы.
- После примерного определения габаритов и конструкции определяют вариант изготовления – в заводских условиях, сборку на месте из заготовок, заказанных на предприятии, или проведение полного цикла заготовочных и сборочных мероприятий на строительной площадке.
Полезные советы по изготовлению своими руками ферм из профильных труб
- Для облегчения конструкций, используемых для устройства крыш с минимальным уклоном скатов, используют дополнительные решетки.
- Для снижения массы каркасов, устанавливаемых для организации скатов с диапазоном углов наклона 15-22°, нижний пояс изготавливают ломаным.
- При длине прогонов от 20 м применяют каркасы Полонсо, состоящие из двух треугольных конструкций, соединенных стяжкой. Такой конструктивный вариант позволяет избежать монтажа в раскос большой длины.
- Дистанция между ферменными конструкциями в общем случае не должна превышать 1,75 м.
- При выборе труб для сложных эксплуатационных условий необходимо учитывать марку стали, из которой они изготовлены. Для регионов с холодным климатом используют трубные изделия из низколегированных сталей, проявляющих высокую устойчивость к низким температурам. При высокой коррозионной опасности следует применять оцинкованную продукцию.
Основные этапы работ по изготовлению и монтажу ферм из профильных труб
Осуществлять заготовительные, сборочные и монтажные работы должны специалисты, обладающие соответствующими знаниями, навыками и инструментом. Важно определить, какие работы можно производить внизу, а какие – после подъема стержневой конструкции на место установки, понадобится ли специальная строительная техника.
Процесс монтажа ферм из профильных труб при сооружении навеса и других каркасных конструкций включает следующие мероприятия:
- Расчистка, выравнивание и разметка участка.
- Установка металлических вертикальных опор с заглублением и бетонированием.
- Прихватка и последующая приварка поперечных связей.
- Сборка и сварка заготовок ферм из профильных труб по заранее намеченной схеме.
- Подъем собранных ферменных блоков на место установки.
- Приварка к установленным блокам перемычек с отверстиями, предназначенными для крепления кровельного материала.
- Зачистка сварных швов, особенно – на верхних гранях каркаса.
- Обезжиривание элементов металлоконструкции. При использовании неоцинкованного профиля его поверхность грунтуют и окрашивают, что позволяет существенно продлить эксплуатационный период.
Фермы из профильной трубы: конструкции, расчет и изготовление
Когда площадь сооружения достаточно большая, вопрос обеспечения надежности и прочности конструкции приобретает особую важность. Появляется необходимость в усилении стропильной системы, стропила которой могли бы перекрыть довольно длинные пролеты.
Фермы из профильной трубы представляют собой металлоконструкции, собранные при помощи решетчатых стержней. Изготовление металлических ферм – процесс более трудоемкий, чем в случае сплошных балок, но более экономичный. В производстве используют парный материал, а в качестве соединяющей детали – косынки. Всю конструкцию собирают, используя сварку или клепки.
С их помощью можно перекрывать пролеты любой длины, однако, стоит отметить, что для правильного монтажа необходим грамотный расчет. Тогда при условии качественного выполнения сварочных работ остается только в дальнейшем перенести трубные сборки наверх и смонтировать по верхней обвязке, согласно разметке.
Несущие фермы из профильной трубы имеют немало неоспоримых преимуществ:
- минимальный вес, они долговечны, выносливы, узлы очень крепкие, поэтому способны противостоять высоким нагрузкам, с их помощью можно возводить конструкции со сложной геометрией, позволяют сэкономить финансовые средства, поскольку расценки на изготовление металлоконструкций из профильной трубы достаточно приемлемы для решения широкого круга задач.
Конструкции ферм из профильной трубы ↑
В основе деления этих конструкций на конкретные виды лежат разные параметры. Начнем с главного –
- опоры, компоненты которой расположены в единой плоскости, висячие, в их состав входят два пояса, по расположению их называют соответственно нижним, верхним.
- Форма и контуры
По первому параметру различают:
- арочные фермы из профильной трубы, бывают и прямыми, односкатные либо двухскатные.
В соответствии с контуром различают:
- имеющие параллельный пояс. Это оптимальный вариант для обустройства мягкой кровли. Такая опора собирается очень просто, поскольку ее компонентами являются идентичные детали и, что немаловажно, размеры решетки совпадают с размерами стержней для пояса,
- односкатные. Отличаются жесткими узлами, которые позволяют воспринять значительные внешние нагрузки. На их сооружение уходит небольшое количество материала, поэтому эти конструкции достаточно экономичны, полигональные. Хотя они в состоянии выдерживать большой вес, однако, их монтаж трудоемок и довольно сложен, треугольные. Они практически незаменимы при устройстве крыш с большим углом наклона. Единственный их минус в большом количестве отходов при сооружении.
- Угол наклона. Типовые фермы из профильной трубы делят на три группы:
- 22°- 30°. Высота и длина металлоконструкции в этом случае соотносятся, как один к пяти. Это оптимальный вариант для перекрытия небольших пролетов в бытовом строительстве. Главным их преимуществом является небольшой вес. Больше всего для подобного аналога подходят треугольные.
Для пролетов, имеющих длину более 14 м используют раскосы, которые устанавливаются сверху вниз. По верхнему поясу располагают панель (порядка 150 – 250 см в длину). Таким образом, при этих исходных данных мы имеем конструкцию, включающую два пояса. Количество панелей при этом четное.
Если пролет превышает 20 м, то возникает необходимость в подстропильной металлоконструкции, связанной опорными колоннами.
- 15°- 22°. Соотношение высоты и длины в этом случае равно один к семи. Наибольшая допустимая длина под подобный каркас составляет 20 м. Если по условиям эксплуатации необходимо увеличить ее высоту, то нижний пояс выполняют ломаным. меньше 15°. В подобный проектах рекомендуется использовать трапециевидные металлические стропила. Наличие в них коротких стоек способствует увеличению противодействия продольному изгибу.
Высоты определяют через деление длины пролета на семь, восемь либо девять частей, взяв за основу особенности заданной конструкции.
Расчет для навеса ↑
Проведение расчетов основывается на требованиях СниП:
Обязательным компонентом любого расчета и последующего монтажа конструкции является чертеж.
Подготавливается схема с указанием зависимости между длиной металлоконструкции и уклоном кровли.
- В ней также учитываются очертания поясов опоры. Контур пояса определяется назначением конструкции, типом покрытия кровли и углом наклона. При выборе размеров, как правило, следуют принципу экономии, если, конечно, ТТ не требуют иного. Высоту конструкции определяет тип перекрытия, минимальный общий вес, возможность перемещения, длину же – установленный уклон.
- Размеры панелей рассчитывают с учетом нагрузок, воспринимаемых конструкцией. При этом следует помнить, что углы раскосов у разных металлических стропил отличаются, панель же должна им соответствовать. Для треугольной решетки искомый угол равен 45°, для раскосой – 35°. Завершает расчет определение промежутка между узлами. Обычно он соответствует ширине панели.
Для определения размеров металлоконструкции для навесов следуют следующим данным:
- для сооружений шириной не более 4,5 м используют изделия размером 40 на 20 на 2 мм, менее 5,5 м – 40 на 40 на 2 мм, свыше 5,5 м оптимальными будут изделия размером 40 на 40 на 3 мм либо 60 на 30 на 2 мм.
При расчете шага необходимо учесть, наибольшее возможное расстояние от одной опоры навеса до другой равно 1,7 м. При нарушении этого ограничения прочность и надежность сооружения будет под вопросом.
Когда будут полностью получены необходимые параметры, при помощи формул и особых программ получают соответствующую схему конструкции. Теперь остается продумать, как сварить ферму правильно.
При расчетах должны учитываться:
- закупочная стоимость одной тонны металла, расценки на изготовление металлоконструкций из профильной трубы (либо можно просуммировать взятые в отдельности расходы на сварку, антикоррозийную обработку, монтаж).
Рекомендации по правильному выбору и изготовлению металлоконструкций трубчатого типа ↑
- Выбирая типоразмер желательно остановить свой выбор на прямоугольных или квадратных изделиях, поскольку имеющиеся два ребра жесткости обеспечат готовой металлоконструкции наибольшую устойчивость. Используйте исключительно качественные изделия из высокоуглеродистой легированной стали, которая не корродирует и устойчива к агрессивным воздействиям внешней среды. Толщину стенок и диаметр подбирают в соответствии с заложенными в проекте. Таким образом будет обеспечена требуемая несущая способность металлических стропил. Для соединения основных компонентов фермы друг к другу используют прихватки и спаренные уголки. В верхнем поясе для смыкания каркаса необходимы разносторонние двутавровые уголки, причем стыковку выполняют по меньшей стороне. Для сопряжения деталей нижнего пояса применяют равносторонние уголки. Основные части длинных конструкций соединяют посредством накладных пластин.
- Раскосы устанавливаются под 45 градусов, а стойки – под прямым углом. Завершив сборку основной конструкции, переходят к сварке фермы из профильной трубы. Каждый из сварочных швов обязательно необходимо проверить на качество, поскольку именно они определяют надежность будущего сооружения. Металлические стропила после завершения сварки обрабатывают специальными антикоррозийными составами и покрывают краской.
Расчет и изготовление металлических ферм из профильной трубы
Металлические фермы из профильной трубы незаменимы при строительстве торговых павильонов, спортивных комплексов, складов, промышленных зданий.
В частном домовладении их можно использовать при возведении кровли или навеса.
Эти металлоизделия часто используются в индивидуальном строительстве, при этом мало кто из неспециалистов знает, как сделать расчет фермы из профильной трубы.
Назначение ферм
Ферма — это горизонтальный каркас строительного объекта, «скелет» перекрытия. Фермы делают из прямых металлических труб, соединяя их в узлах жестко или с помощью шарниров.
В итоге получается подвесная конструкция. Как правило, эта деталь кровли состоит из верхнего и нижнего поясов, соединенных раскосами и стойками.
Такими системами перекрывают большие пролеты. Они дешевле балок и помогают снизить себестоимость строительства. Так строят мосты, заводы, стадионы, торговые центры.
Металлические системы продаются в готовом виде. Для частника это крайне удобно, так как в этом случае все расчеты уже сделаны.
Купить готовую ферму — оптимальный вариант, так как от правильного расчета нагрузки на эту деталь зависит прочность всей кровли. Сделать самостоятельно расчеты и чертежи фермы сложно.
Чтобы ферма из профильной трубы прослужила долго, нужно знать, как правильно выбрать материал, уметь рассчитать нагрузку на каждую часть конструкции.
Кроме того, нужно знать, как сварить ферму — неправильно сваренная система может привести к обрушению всего сооружения. Приобретая готовые типовые фермы, вы будете избавлены от этих сложностей.
Рассмотрим такой вид ферм, как стропильная система. Такие конструкции нужны для обустройства кровли.
На стропила закрепляют все остальные слои кровельного пирога, поэтому они должна быть прочными и долговечными.
Лучше всего этим требованиям отвечают стропильные системы из профильной трубы, но в частном домовладении могут использоваться и деревянные стропила.
Конструкцию стропильной фермы выбирают, исходя из формы верхнего перекрытия дома, угла наклона крыши и длины пролета.
В зависимости от уклона кровли, используют строительные фермы следующих конструкций:
- покатость 22 – 30º — используют треугольные фермы из профильной трубы с высотой, равной 1/5 длины пролета,
- покатость 15 – 22º — подойдет система с высотой, равной 1/7 пролета,
- покатость 6 – 15º — ставят трапециевидные системы с высотой 1/7 или 1/9 пролета.
Конструкции ферм из профильных труб по форме могут быть:
Для потолков со сложной геометрией с высоко поднятым над опорами центром используют фермы из профильной трубы, называемые «полонсо». Они представляют собой треугольник со стойками ломаной формы.
Расчет формы
Для расчетов потребуется калькулятор и два нормативных документа:
- СНиП, П-23-81, стальные конструкции,
- СНиП, 2.01.07-85, нагрузки и воздействия.
Первый показатель, который нужно рассчитать, — угол наклона скатов. Его величина зависит от архитектурных особенностей будущего здания и от количества годовых осадков — чем больше выпадает снега, тем круче должны быть скаты.
Зимой на кровле большой площади могут скопиться тонны снега. Конструкция должна удержать этот вес, ее задачей является распределение нагрузки по опорам и лагам.
Далее вычисляют параметры базовых углов. Для этого нужно знать размер пролета, число и габариты панелей.
Высота в середине пролета для фермы треугольного типа вычисляется по формуле Н=1/4×L, для ферм с параллельными, полигональными, трапециевидными поясами — по формуле Н=1/8×L. L — длина фермы.
Важно: металлические фермы для односкатной крыши с наклоном не более 10º должны быть асимметричными.
Для двускатной кровли обычно выбирают фермы с висячими стропилами. Угол уклона раскосов должен находиться в пределах 35 – 50º. От точности вычисления зависит надежность и долгий срок службы конструкции.
Совет: существуют онлайн-калькуляторы для расчета металлических ферм из профильной трубы, их можно найти на сайтах строительных организаций.
Произведя расчеты, делают чертеж фермы, подсчитывают сколько нужно приобрести материала, а именно – профильной трубы.
В индивидуальном строительстве для изготовления ферм вместо профильной трубы можно использовать облегченные металлические оцинкованные профили (ЛСТК).
Они удобны тем, что их можно скреплять специальными болтами. Но чаще стропильные системы изготавливают из стальных балок, соединяя их сваркой.
Профильные трубы — строительный металлический прокат, представляющий собой трубы с сечением некруглой формы. Наиболее распространены трубы из квадратного и прямоугольного профиля.
Профильные трубы изготавливают из углеродистой и легированной стали. Изделия отечественного производства имеют сечение от 1×1 см до 50×40 см и изготавливаются из металла толщиной от 0,1 до 2,2 см. Длина труб – от 6 до 18 метров.
Если длина фермы превышает 10 метров, то металлическими должны быть не только стропила, но и коньковые опоры с мауэрлатом.
К недостаткам стропил из профилированных труб относят дороговизну и значительный вес.
Изготовление стропильного изделия
При изготовлении системы из ЛСТК главные связки выполняют, прихватывая трубы двойными уголками.
К верхнему поясу перемычки и раскосы монтируют с помощью уголков с неравными сторонами, стыкуя их по короткой стороне.
Детали нижнего пояса тоже стыкуют уголками с неравными сторонами. Главные элементы соединяют с помощью накладных пластин.
Рассмотрим подробнее изготовление ферм из профильной трубы сварным методом.
Если вы не знаете, как сварить ферму из профильной трубы, потому что вообще никогда не имели дела со сваркой, то придется обратиться к специалисту, так как стропильная ферма — не та конструкция, на которой можно «набивать руку». От качества швов на стропильной ферме зависит прочность кровли.
Фермы лучше изготавливать из прямоугольных или квадратных труб, так как имеющиеся у них ребра обеспечат конструкции хорошую устойчивость.
Стропильную ферму нужно изготавливать только из стали, устойчивой к окислению и другим агрессивным атмосферным факторам.
Толщина металла и сечение трубы должны соответствовать параметрам, заложенным в проекте. Соблюдение этих условий обеспечит стропильной конструкции нужную несущую способность.
Каждый сварочный шов проверяют на качество, поскольку именно от него будет зависеть надежность будущей конструкции.
Когда сварка ферм из профильной трубы закончится, останется только обработать швы антикоррозийным составом и покрыть их краской.
Этапы сваривания кровельной системы из металлических профильных труб:
- выравнивают верхний и нижний пояс,
- вваривают между поясами перемычки,
- на конструкцию из двух поясов и расположенных к ним под углом 90 о перемычек приваривают раскосы — отрезки трубы, срезанные под углом.
Первую ферму можно использовать как шаблон для изготовления остальных.
Совет: резать металлопрофиль под углом удобнее всего с помощью резочного станка. Такое устройство можно взять напрокат или сделать самостоятельно из болгарки.
При небольшом объеме работ, например, при изготовлении системы для навеса или ворот, резать металлопрофиль можно просто болгаркой.
После завершения сварки остается только поднять конструкцию наверх и закрепить по верхней обвязке согласно размеченным линиям.
Для подъема системы из профильных труб на высоту придется использовать подъемные механизмы: кран или лебедку. Стропы закрепляют в узлах верхнего пояса в 2 или 4 местах.
Для временного закрепления ставят парные расчалки под углом к горизонту не больше 45 о . Затем трубы приваривают к колоннам, предварительно проверив вертикальность системы.
Сваривание труб из металлопрофиля – еще одна актуальная тема. Для соединения металлопластиковых труб можно использовать ручную, дуговую и газовую сварку.
Так как профильные трубы делают из углеродистой и низколегированной стали (нержавейку используют редко), сваривать их можно по обычным технологиям.
Любые виды решетчатых конструкций, в том числе и кровельные фермы, изготавливают из стали толщиной не более 1 см. Длина соединений не должна превышать 40 см.
Сварные соединения фермы по-разному расположены в пространстве, поэтому сварку удобно выполнять полуавтоматом со шлангом, проволокой, заполненной флюсом, или проволокой с самозащитой.
В индивидуальном строительстве используют ручную сварку отдельными электродами. Автоматическое сваривание использовать не экономично.
В серийном изготовлении используют контактную точечную сварку с увеличением давления. Специалисты не рекомендуют выполнять соединение прерывистым способом.
Первым делом варят стыковочные швы, а затем угловые. Такой порядок позволяет избежать напряжения металла в узле.
Если швы расположены поблизости друг от друга, то перед выполнением второго шва нужно охладить металл для предупреждения пластических деформаций.
Узлы сваривают, начиная от середины. В начале накладывают швы большего сечения, затем меньшего. Каждый элемент системы прихватывают с двух сторон.
Длина соединения не должна быть меньше 3 см, катет соединения — не меньше 0,5 см. Прихваты и сварной шов должны быть выполнены из одного материала — это нужно для постоянства напряжения металла в шве.
Строительные технологии быстро развиваются. Еще недавно здания строили только из камня или дерева, сейчас же востребованы сооружения, которые можно возвести максимально быстро.
Это можно сделать, используя профилированные трубы из металла и современные материалы: поликарбонат, пластик, профилированный лист, плитные утеплители.
Без металлических ферм из профильной трубы строительство таких конструкций было бы невозможно.
Предварительный расчет навеса из профильной трубы, инструкция по изготовлению ферм
Навес из профильной трубы – это очень распространенная конструкция, которую можно встретить едва ли не в каждом дворе. Из профильных труб можно сделать как небольшой навес над крыльцом, так и большую крышу для автомобильно
стоянки – и конструкция в любом случае будет достаточно крепкой, красивой и простой в обустройстве. В данной статье будет рассмотрен расчет навеса из профильной трубы и его монтаж.
Расчет и чертеж навеса
Грамотный расчет и создание хорошего чертежа подразумевают соблюдение ряда стандартов и требований, предъявляемых к конструкциям из профильных труб. Впрочем, маленькие односкатные навесы не нужно рассчитывать так уж точно – небольшой козырек из профильной трубы большим весом не отличается, поэтому никакой опасности такого рода конструкции не представляют. Крупногабаритные навесы для стоянок или бассейнов нужно обязательно рассчитать, чтобы избежать проблем.
Чертеж навеса из профтрубы всегда начинается с эскиза – простого наброска, на котором указан тип конструкции, ее основные особенности и примерные габариты. Чтобы точно определить размеры будущего навеса, стоит провести замеры на участке, где конструкция и будет располагаться. В том случае, если навес будет пристраиваться к дому, то необходимо также измерить стену, чтобы точно знать размеры профильной трубы для навеса.
Можно рассмотреть методику расчета на примере конструкции, расположенной на площадке 9х7 м, расположенной перед домом с размерами 9х6 м:
- Длина навеса вполне может равняться длине стены (9 м), а вылет конструкции на метр короче ширины площадки – т.е. 6 м,
- Нижний край вполне может иметь высоту 2,4 м, а высокий стоит поднять до 3,5-3,6 м,
- Угол наклона ската определяется в зависимости от разницы высот нижнего и верхнего краев (в данном примере получается около 12-13 градусов),
- Для расчета нагрузок на конструкцию нужно найти карты, отображающие уровень атмосферных осадков в данном регионе, и отталкиваться от них,
- Когда размер конструкции и предполагаемые нагрузки рассчитаны, остается составить подробный чертеж, подобрать материалы и приступить к сборке навеса.
Чертежи ферм из профильной трубы для навеса должны отображаться отдельно со всеми подробностями. Также стоит помнить, что минимальный уклон навеса составляет 6 градусов, а оптимальное значение – 8 градусов. Слишком малый наклон не позволит снегу сползать самостоятельно.
Закончив с чертежами, подбирается соответствующий материал и его количество. Расчет нужно проводить точный, а перед приобретением стоит добавить около 5% допуска – при работе очень часто происходят небольшие потери, да и брак встречается нередко. По подобным расчетам можно сделать и каркас гаража из профильной трубы, что достаточно востребовано.
Создание навеса из профильной трубы
Конструкция навеса особой сложностью не отличается. Если чертеж навеса и необходимые для его сборки материалы уже есть, то можно приступить непосредственно к обустройству конструкции.
Изготовление навеса из профильной трубы осуществляется по следующему алгоритму:
- Сначала размечается и подготавливается участок под навес. Нужно подобрать место для фундаментных ям и выкопать их, а потом засыпать дно всех ям щебнем. В ямах устанавливаются закладные элементы, после чего фундамент заливается цементным раствором.
- К нижним частям стоек навеса привариваются стальные детали квадратной формы, размер которых совпадает с габаритами закладных деталей, как и диаметр отверстий под болты. Когда раствор застынет, столбы для навеса из профильной трубы прикручиваются к закладным деталям.
- Следующий шаг – сборка каркаса. Профильная труба на этом этапе размечается и разрезается на необходимые куски, и только после этого может осуществляться изготовление ферм из профильной трубы для навеса. Сначала при помощи болтов крепятся боковые фермы, потом фронтальные перемычки, а последними при необходимости обустраиваются раскосные решетки. Собранный каркас устанавливается на стойки и фиксируется выбранным способом.
Перед монтажом кровли навес нужно покрасить или покрыть антикоррозионным составом, чтобы предотвратить возможное разрушение материала – во время сборки базовое покрытие повреждается, и металлические детали в результате теряют сопротивляемость коррозии. Кроме того, нужно понимать, что внешняя обработка не защищает конструкцию от разрушения изнутри, поэтому края труб необходимо закрыть заглушками.
Виды креплений элементов навеса и их размеры
Для сборки элементов навеса из профильной трубы могут использоваться разные способы:
- Одним из наиболее распространенных способов фиксации навесов из профтруб является болтовое соединение. Качество такого соединения достаточно высокое, при этом сложностью оно не отличается. Для работы потребуется дрель со сверлом по металлу, а также болты или саморезы, диаметр которых зависит от сечения трубы.
- Еще один способ, которым крепятся элементы навеса – сварное соединение. Сварочные работы требуют определенных навыков, да и оборудование потребуется более дорогое, чем для болтового соединения. Впрочем, результат того стоит – сварка обеспечивает высокую прочность конструкции без ее ослабления.
- Для фиксации небольших навесов из труб диаметром до 25 мм можно использовать систему краб, которая представляет собой специальные хомуты разной формы (детальнее: “Какие бывают краб системы для профильных труб, правила выполнения соединений”). Чаще всего при монтаже навесов применяются Т-образные и Х-образные хомуты, обеспечивающие соединение трех или четырех труб соответственно. Для стяжки хомутов требуются болты с соответствующими гайками, которые часто приходится докупать отдельно. Главный недостаток краб-систем – возможность сборки конструкции только под 90-градусным углом.
Выбор профильных труб для изготовления ферм
Подбирая трубы для обустройства крупногабаритного навеса из профильной трубы, необходимо изучить следующие стандарты:
- СНиП 01.07-85, в котором описана зависимость между степенью нагрузок и весом составляющих элементов конструкции,
- СНиП П-23-81, описывающий методику работы со стальными деталями.
Эти стандарты и конкретные требования к конструкции позволяют точно рассчитать ее параметры, в частности, угол склона кровли, вид профильных труб и ферм. Читайте также: “Как сделать навес из профильной трубы правильно – инструкция”.
Можно рассмотреть обустройство конструкции на примере пристенного навеса размерами 4,7х9 м, опирающийся на наружные стойки спереди, а сзади прикрепленный к зданию. Подбирая угол наклона, лучше всего остановиться на 8-градусном показателе. Изучив стандарты, можно узнать уровень снеговой нагрузки в регионе. В данном примере односкатная крыша из профильной трубы будет подвергаться нагрузке, составляющей 84 кг/м2.
Одна 2,2-метровая стойка из профильной трубы имеет вес около 150 кг, а степень нагрузки на нее получается около 1,1 тонны. Учитывая степень нагрузки, придется подбирать прочные трубы – стандартная круглая профильная труба с 3-мм стенками и диаметром 43 мм здесь не подойдет. Минимальные размеры круглой трубы должны составлять 50 мм (диаметр) и 4 мм (толщина стенки). Если в качестве материала используется труба диаметром 45 мм и толщиной стенки 4 мм. Используя такой материал, может быть сделана и калитка из профильной трубы своими руками, которая будет достаточно надежной и долговечной.
Выбирая фермы, стоит остановиться на конструкции из двух параллельных контуров с раскосной решеткой. Для фермы высотой 40 см можно использовать профильную трубу квадратного сечения с диаметром 35 мм и толщиной стенки 4 мм (прочитайте также: “Как сделать фермы из профильной трубы – виды и способы монтажа”). На изготовление раскосных решеток хорошо пойдут трубы диаметром 25 мм и толщиной стенки 3 мм.
Заключение
Собрать навес из профтрубы своими руками не так уж сложно. Для успешной работы необходимо грамотно спроектировать будущую конструкцию и ответственно подойти к каждому этапу реализации проекта – и тогда в результате получится надежная конструкция, способная простоять долгие годы.
Теги: #Ферма для односкатной крыши
Станьте первым!