Как производится расчёт фермы для навеса?

Конструкции навесов из профильных труб можно встретить во многих местах: во дворах загородных домов, на территории летних кафе, на автостоянках и других общественных местах. Главное их преимущество заключается в том, что сделать всё это можно своими руками. Для этого не нужно обладать специальными навыками и знаниями, достаточно следовать подробным инструкциям.

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.

Инструкция для калькулятора расчета треугольной фермы

Введите значения размеров в миллиметрах:

X – Длина треугольной стропильной фермы зависит от размера пролета, который необходимо накрыть и способа ее крепления к стенам. Деревянные треугольные фермы применяют для пролетов длиной 6000-12000 мм. При выборе значения X нужно учитывать рекомендации СП «Деревянные конструкции» (актуализированная редакция СНиП II-25-80).

Y – Высота треугольной фермы задается соотношением 1/5-1/6 длины X.

Z – Толщина, W – Ширина бруса для изготовления фермы. Искомое сечение бруса зависит от: нагрузок (постоянные – собственный вес конструкции и кровельного пирога, а также временно действующие – снеговые, ветровые), качества применяемого материала, длины перекрываемого пролета. Подробные рекомендации о выборе сечения бруса для изготовления фермы, наведены в СП «Деревянные конструкции», также следует учитывать СП «Нагрузки и воздействия». Древесина для несущих элементов деревянных конструкций должна удовлетворять требованиям 1, 2 и 3-го сорта по ГОСТ 8486-86 «Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия».

S – Количество стоек (внутренних вертикальных балок). Чем больше стоек, тем выше расход материала, вес и несущая способность фермы.

Если необходимы подкосы для фермы (актуально для ферм большой протяженности) и нумерация деталей отметьте соответствующие пункты.

Отметив пункт «Черно-белый чертеж» Вы получите чертеж, приближенный к требованиям ГОСТ и сможете его распечатать, не расходуя зря цветную краску или тонер.

Нажмите «Рассчитать».

Треугольные деревянные фермы применяют в основном для кровель из материалов требующих значительного уклона. Онлайн калькулятор для расчета деревянной треугольной фермы поможет определить необходимое количество материала, выполнит чертежи фермы с указанием размеров и нумерацией деталей для упрощения процесса сборки. Также с помощью данного калькулятора Вы сможете узнать общую длину и объем пиломатериалов для стропильной фермы.

Как рассчитать фермы для навеса своими руками?

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

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

При проведении расчетов надо будет выполнить следующие действия:

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

При произведении расчетов следуйте таким советам:

  1. 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;
  2. Для облегчения работы можно использовать готовые проекты, в которые останется лишь подставить имеющиеся значения.

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.

Читайте также:  Когда пришла пора проводить капитальный ремонт кровли

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:

  1. Для конструкций небольших размеров, ширина которых составляет до 4,5 м, понадобится использовать трубу из металла 40х20х2 мм;
  2. Для конструкций, ширина которых составляет менее 5,5 м, нужно использовать трубу с размерами 40х40х2 мм;
  3. 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

  1. 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;
  2. 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;
  3. 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;
  4. 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.

Общие положения

Фермы из труб проектируют сварными, сопряжение стержней в узлах может быть без фасонок или с фасонками. Обычно применяются электросварные трубы, выпускаемые по ГОСТ 10704—91, реже — цельнотянутые. Особенно эффективны конструкции из элементов повышенной и высокой прочности.

Преимущества данного вида ферм:

  • в трубах относительно большие радиусы инерции, они хорошо работают на кручение и сжатие, более эффективно используется металл, снижается материалоёмкость;
  • трубы более стойки к коррозии, их применение очень эффективно при эксплуатации в агрессивной среде, так как внутренняя полость стержней замкнута;
  • трубы более доступны для осмотра и окраски;
  • бесфасоночное соединение узлов фермы даёт экономию металла. Такое сопряжение следует предусматривать при наличии газорезательной машины.

Типовые фермы с параллельными поясами из круглых труб имеют на опоре высоту между наружными гранями поясов 2900 мм, решётка — треугольная (см. рис. 12).

При изготовлении ферм возникают сложности с соединением их в узлах. Стержни решётки выполняются путём фигурной резки и разделки кромок труб на специальной газорезательной машине (рис. 20). Центрирование труб производится по геометрическим осям, рас- центровка ограничена не более четверти диаметра поясной трубы. Сварной шов, соединяющий трубы решётки с поясом, нагружен неравномерно. Конструктивная форма сварного шва вокруг трубы может меняться от стыкового — при тупом угле, до углового — при остром угле.

Помимо вышеуказанных узлов, применяются конструкции раскосов со сплющенными концами. Данное соединение упрощает рез-

П Рис. 20. Эскизы узлов ферм из труб:

а -с непосредственным примыканием; 6- со сплющиванием концов стержней; в — на фасонках; г — со вставками; д — стыковые соединения труб ку труб, уменьшается компенсационная способность, но требуется дополнительная работа по их сплющиванию, для чего необходим обязательный разогрев. Сплющивание концов допускается для труб из малоуглеродистой или другой пластичной стали.

Соединение узлов труб на фасонках применяется в исключительных случаях.

При передаче на верхние пояса ферм сосредоточенных нагрузок требуется конструировать детали (столики из труб) для приложения этих нагрузок симметрично относительно осевой плоскости фермы.

Укрупнительные монтажные стыки ферм из отправочных марок обычно выполняются фланцевыми соединениями на болтах. В коньковом узле между фланцами рекомендуется использовать центрирующие прокладки.

Конструкция узлов опирания ферм может быть также с использованием опорных фланцев на болтах. Встречается вариант (рис. 21) с применением опорной стойки в виде трубы (для шарнирного узла опирания).

Читайте также:  Как правильно крепить снегозадержатели на профнастил

Рис. 21. Шарнирные опорные узлы ферм из круглых труб

Внешняя отделка конструкции

После того как конструкция каркаса навеса сварена полностью и очищена от окалины, необходимо обезжирить все металлические элементы перед их покраской. Для этого можно использовать обычный растворитель, ацетон или бензин, которому нужно дать время высохнуть. После этого можно приступать к процессу грунтовки.

Грунтовка светло-серого цвета подойдёт для любого типа краски. Тёмная используется для ярких материалов. Белую же обычно применяют при окрашивании металлического профиля красками пастельных тонов.

Грунтовка сможет защитить металл от преждевременной коррозии, и, тем самым, существенно продлит срок его службы, а также уменьшит расход краски.

Этапы монтажа ферм из профильных труб

Монтаж ферменной конструкции из профильного трубного проката при строительстве навеса и других видов каркаса включает проведение следующих мероприятий, которые заключаются в:

Этапы монтажа ферм из профильных труб
  • Расчистке, выравнивании и разметки участка;
  • Заглублении и бетонировании вертикально опор из стали;
  • Прихватке и последующей приварке поперечных связей;
  • Сборке и сварке заготовок ферменной конструкции из профтруб по проекту;
  • Подъеме собранных блоков фермы на место возведения;
  • Приварке к установленным блокам перемычек с отверстиями, необходимыми для крепления материала для кровли;
  • Зачистке швов от сварки, в особенности, верхних граней каркаса;
  • Обезжиривании элементов металлической конструкции. При применении профиля без оцинкованного покрытия его поверхность грунтуется и окрашивается. Это способствует существенному продлению периода эксплуатации.

Осуществление заготовок, сборки и монтажа должно производиться специалистами, которые знают и умеют, а также обладают необходимыми инструментами. Важно отнестись к определению нижних работ и тех, которые будут произведены после подъема конструкции стержневого типа на место возведения. При этом следует подумать о наличии специальной строительной техники.

Этапы монтажа ферм из профильных труб

Читайте интересное Как установить сквозной металлический забор Стол из профильной трубы самостоятельно Цоколь из профнастила

Этапы монтажа ферм из профильных труб

Разновидности конструкций

На основании формы металлической фермы различаются следующие разновидности:

  • односкатный вариант фермы на основе профильных труб;
  • двухскатный вариант фермы;
  • прямой вариант;
  • арочный вариант.

Виды конструкций

Кроме того, конструкции металлических ферм подразделяются в зависимости от очертаний пояса:

Разновидности конструкций

конструкция с параллельным поясом. Особенности такого варианта обусловлены лёгкостью монтажа благодаря значительному количеству однотипных деталей, одинаковой длине стержней решётки и пояса, наличию незначительного количества стыков, полной унификации конструкции и возможности использовать под мягкое кровельное покрытие.

односкатная конструкция фермы. Характеризуется устройством узлов оптимальной жёсткости, отсутствием длинных стержней в серединной части металлопрофильной фермы и достаточной экономичностью конструкции.

ферма полигональной конструкции. Такой сложный вариант чаще всего используется при возведении строений со значительным весом и способствует обеспечению экономичного использования профилей.

треугольная конструкция фермы. Особенностями являются простота изготовления и возможность использовать такой вариант для кровель с большим уклоном. Следует учитывать сложность устройства большинства опорных узлов и значительный расход металлопрофиля.

Все фермы на основе профильных труб могут быть представлены сооружением с объединением всех элементов в одной плоскости или висячей конструкцией, включающей верхний и нижний пояса.

Как сварить каркас своими руками

Односкатный навес является самой простой конструкцией

Далее необходимо сделать несколько шагов:

Как сварить каркас своими руками
  1. Сначала нужно отмерить и нарезать из профильной трубы все силовые элементы конструкции.
  2. Для сборки рамы надо разложить элементы на горизонтальной плоскости и по возможности закрепить струбцинами для защиты от ненужных движений. Прихватите места стыка сваркой, убедившись в соответствии размеров по чертежу, проварите стыки полностью.

    Сборка рамы проводится в несколько шагов

Изготовление ферм

Металлическая ферма — несущая конструкция с зигзагообразно расположенными силовыми элементами между поясами. Существуют различные конструкции ферм, применяемых при постройке навеса из профильной трубы.

Конструкция фермы конкретного навеса может быть разной

Как сварить каркас своими руками

Последовательность изготовления фермы:

  1. Эти элементы свариваются согласно чертежу на горизонтальной плоскости. При этом нужно прижимать их струбцинами сначала на прихватки. Затем, убедившись в правильности размеров, провариваются стыки полностью.
  2. Первая изготовленная ферма будет шаблоном для сварки остальных.
  3. После окончания работ швы нужно зачистить болгаркой, далее просверлить отверстия для крепежа кровли по верхней стороне фермы.

Фермы из профильной трубы делаются по шаблону

Как согнуть трубы

Как сварить каркас своими руками

Для арочных ферм необходимо загибать профильные трубы. Для этого можно воспользоваться ручным или электрическим гибочным станком. Если такового нет, то можно сделать данную работу вручную, одним из нескольких способов.

Надрезка

Проводится загиб следующим образом:

  1. Сначала нужно сделать надрезы болгаркой на верхней грани трубы с шагом 10–15 см (зависит от радиуса планируемой арки).
  2. Теперь можно сгибать трубу от середины, предварительно зажав заготовку в тисках.
  3. В конце необходимо заварить расширившиеся пропилы, а также зачистить швы болгаркой.
Как сварить каркас своими руками

Надрезка является одним из способов загиба профильной трубы

Набивание песком

Метод, который не требует наличия специальных инструментов. Выполняется эта работа следующим образом:

  1. Сначала нужно заварить или забить пробкой один конец трубы.
  2. Теперь можно засыпать песок в полость, забить пробку с другого конца.
  3. Подогреть резаком, гнуть по нужному радиусу.
Читайте также:  Как правильно утеплить мансарду изнутри?

Видео: как согнуть трубу без трубогиба

Как сварить каркас своими руками

Установка и крепление опор для навеса

Этот этап работ проводится по следующему плану:

  1. Сначала нужно очистить участок, наметить место установки навеса.
  2. Далее надо выкопать ямки (50*50 см, глубиной 70 см) под столбчатый фундамент.
  3. Теперь можно приготовить бетон, смешав цемент, песок и щебень (фракции 5–20) в пропорции 1:2:2.
  4. Залить его в ямки, утрамбовать, вставить закладные. Фундамент нужно оставить на 4–5 дней, прикрыв сверху полиэтиленовой плёнкой. При это каждый день его придётся поливать водой.
  5. Теперь можно приступать к монтажу опор. Их нужно отрезать с запасом 5–10 см, поскольку возможны небольшие неровности площадки.
  6. Выставлять их необходимо поочерёдно, проверяя вертикаль с помощью уровня. Теперь опоры можно приварить к закладным.
  7. Теперь с помощью лазерного нивелира или гидроуровня нужно найти самую низкую точку на опорах, поставить метку на нужной высоте. Её необходимо «перенести» на оставшиеся опоры. Таким образом вы добьётесь того, что все метки будут в одной горизонтальной плоскости.
  8. В конце опоры по меткам нужно обрезать болгаркой.

Схема поможет качественно выполнить работу

Как сварить каркас своими руками

Инструкция для расчета стропильной фермы

  • определяется расчетная нагрузка (с использованием СНиП «Нагрузки и воздействия»)
  • находятся усилия в стержнях фермы (следует определиться с расчетной схемой)
  • вычисляется расчетная длина стержня (равняется произведению коэффициента приведения длины (0,8) на расстояние между центрами узлов)
  • проверка сжатых стержней на гибкость
  • задавшись гибкостью стержней, подобрать сечение по площади

При предварительном подборе для поясов значение гибкости принимается от 60 до 80, для решетки 100-120.

Подводим итоги

При грамотном проектировании стропильной системы можно значительно сократить количество используемого материала и сделать строительство кровли значительно дешевле. Для правильного расчета необходимо знать регион строительства, определиться с типом профиля, исходя из назначения и вида объекта. Применив правильную методику для нахождения расчетных данных, можно достигнуть оптимального соотношения между ценой возведения конструкции и ее эксплуатационными характеристиками.

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.

Возведение крыши

Возведение крыши

Крыши бывают цельными и разборными. Их преимущественное отличие заключается в способе крепления элементов между собой: в первом случае составные части свариваются, а во втором – стягиваются болтами. Кроме этого, конструкции бывают односкатными и двускатными.

Крепление ферм резьбовым соединением

Возведение крыши

На примере неразборной двускатной крыши рассмотрим технологию ее монтажа. К опорным столбам потребуется приварить куски металлического профиля, таким образом, чтобы получился правильный прямоугольный каркас. Затем, приступаем к сварке стропил. На земле к балке с одной и с другой стороны привариваем куски металлического профиля с шагом в 1 м под углом не более 30º. Важно учитывать, что получившаяся конструкция должна несколько выступать за пределы сваренного верхнего каркаса. Далее размещаем сваренные элементы на опорном прямоугольнике, в местах стыков провариваем.

Фермы для кровли

Возведение крыши

Для упрощения процедуры сооружения каркаса для крыши следует усилить металлическое прямоугольное основание, находящееся на опорах, поперечными балками по центру каждой из сторон. Затем к центральной страховочной балке навариваем 20–30 см отрезки профильной трубы, которые будут выступать в роли опоры будущего конька. Далее трубами из профиля нарощенные отрезки скрепляем друг с другом и прямоугольным основанием.

Обшивка кровли

Возведение крыши

Закончив с установкой каркаса, приступаем к обшивке профнастилом. Крепление листов осуществляется непосредственно к подготовленному каркасу на стропила внахлест друг на друга посредством заклепок, саморезов или болтов.

При самостоятельном изготовлении навеса для машины важно следовать инструкции и соблюдать размеры составных элементов, отраженные в подготовленных чертежах на основании точных расчетов. Все эти условия в совокупности с правильным подходом и надлежащим усердием позволят вам соорудить качественный металлический навес.

Как рассчитать стоянку машин

Обычно устанавливают балочные конструкции. Чтобы своими руками изготовить навес для своего автомобиля, необходимо предварительно сделать чертеж, в котором должна учитываться классность автомобиля. Ширина стоянки должна быть равна габариту автомобиля, плюс один метр с двух сторон. Если будут парковаться две машины, необходимо учесть расстояние между ними — 0,8 метра.

Пример расчета навеса для машины среднего класса, ширина – 1600 -1750 мм, длина – 4200-4500 мм:

1600 /1750 + 1000 + 1000 = 3600/3750 мм – ширина навеса;

4200/4500 + 300 +300 = 4800/5100 мм – эргономичная длина, чтобы осадки не заливали площадку.

Расчет ширины навеса на две машины:

3600/3750 + 800 = 4400/4550 мм.