Портальная ферма из профильной трубы
Портальная ферма из профильной трубы
Таблица определения уклона стропильной системы
Основы расчета и сварки фермы из профильной трубы
Навесы на металлическом каркасе облегчают быт. Они защитят автомобиль от непогоды, прикроют летнюю веранду, беседку. Заменят крышу мастерской или козырек над подъездом. Обратившись к профессионалам, вы получите какой угодно навес. Но многие и сами справятся с работой по монтажу. Правда, понадобится точный расчет фермы из профильной трубы. Не обойтись и без соответствующего оборудования, материалов. Конечно, также нужны навыки сварки и резки.Рекомендации про проведению расчетов:
Строительство домов
При необходимости в сооружении навеса используют профильные трубы. Фермы из профильной трубы — долговечная, прочная и экономичная конструкция, которая позволяет перекрыть любой пролет. Как соорудить фермы из профильной трубы рассмотрим далее.
Оглавление:
- Особенности конструкции фермы из профильной трубы
- Достоинства использования фермы из профильной трубы
- Сфера использования ферм из профильной трубы
- Виды ферм из профильной трубы
- Фермы из профильной трубы: расчет конструкции
- Изготовление фермы из профильной трубы
- Рекомендации по устройству фермы из профильной трубы
Особенности конструкции фермы из профильной трубы
Фермы из профильной трубы сооружают из металлического профиля, который изготавливают прокатывая и обрабатывая металл с помощью специальных станков, в зависимости от типа сечения профильные трубы разделяют на:- профиль овального сечения,
- прямоугольного сечения,
- квадратного сечения.
Для производства профильных труб используется высококачественная сталь. Первоначальная форма профильной трубы — круглая. Но, после прохождения обработки горячим или холодным способом, труба деформируется в нужную форму. Профильные трубы бывают разных размеров, минимальное сечение 15х15 мм, а максимальное 45х5 см. Толщина стенки трубы 1,12 мм, а длина — 612 см.Размер пролета, в котором устанавливается ферма влияет на нагрузку и экономичность расхода материалов.Фермы плоского типа требуют закрепления, а фермы пространственного типа — выступают в качестве жесткой конструкции, которая способна выдержать любые нагрузки.Основные составляющие фермы:
- пояса — выступают в качестве контура,
- стойки,
- раскосы,
- опорный раскос.
Достоинства использования фермы из профильной трубы
- высокая прочность обеспечивает длительность эксплуатации;
- использование профиля позволяет соорудить самые сложные конструкции, прилагая минимум затрат;
- доступная стоимость;
- вес конструкции ферм небольшой, так как трубы внутри пустые;
- ферма из профильной трубы устойчива к деформациям, механическим ударам или другим повреждениям;
- антикоррозийность — такая конструкция устойчива к влаге, и металлические трубы со временем не ржавеют;
- возможность дальнейшей отделки с помощью полимерных красок, которые придадут ферме красивый внешний вид.
Сфера использования ферм из профильной трубы
Фермы из профильной трубы используют для сооружения металлических каркасов, которые в будущем станут навесами или постройками.Отлично справляется ферма из профильной трубы с ролью навеса для машины, при отсутствии гаража.Чтобы защитить открытые площадки от солнца, также сооружают фермы из профильной трубы.Используют фермы для строительства мостов или перекрытия промышленного или частного здания.Дополнительное фермы из профильной трубы используют:- на объектах связи,
- линиях электроснабжения,
- транспортных дорогах,
- в сооружении мостов, заводов, спортивных комплексов или сцен.
Виды ферм из профильной трубы
Фермы из профильной трубы разделяют на два вида. Один вид фермы представляет сооружение, в котором все элементы соединяются в одной плоскости.Другой вид подразумевает ферму с изготовлением висячей конструкции, которая включает верхний и нижний пояс.Выбор конструкции зависит от таких факторов:- нагрузка на ферму,
- уклон конструкции,
- место размещения перекрытий,
- протяженность пролета.
2. В случае уклона кровли под углом от 15 до 22° высоту фермы рассчитывают путем разделения длины пролета на семь. Длина такой фермы не превышает двадцать метров, при большей длине лучше использовать ферму Полонсо. Чтобы увеличить высоту конструкции следует изготавливать нижний пояс ломанным.3. При минимальном наклоне крыши, который не превышает 15 градусов устанавливают фермы в виде трапеции. Высота такой фермы рассчитывается путем разделения длины пролета на число от семи до девяти, в зависимости от точного значения уклона. Если ферму не устанавливают непосредственно на потолок, тогда в качестве раскосов используют решетку треугольной формы.В соответствии с формой фермы из профильной трубы разделяют на:
- односкатные фермы из профильной трубы,
- двухскатные фермы из профильной трубы,
- прямые фермы из профильной трубы,
- арочные фермы из профильной трубы.
- легкость монтажа из-за большого количества одинаковых деталей,
- длина стержней, используемых при устройстве решетки и пояса одинакова,
- наличие минимального количества стыков,
- полная унификация конструкции,
- использование при наличии мягкой кровли.
2. Односкатные фермы из профильной трубы имеют такие преимущества:
- устройство жестких узлов,
- отсутствие длинных стержней в середине фермы,
- сложность, но в то же время экономичность конструкции.
- используют для устройства строений, которые имеют большой вес,
- обеспечивают экономичность использования профиля,
- устройство поригональной фермы достаточно сложное и трудоемкое.
- сложность в устройстве опорных узлов,
- большой расход профиля.
- решетки треугольной формы, чаще всего используют в фермах с параллельными полюсами, иногда в фермах трапециевидной или треугольной форм,
- решетки раскосного типа отличаются трудоемкостью исполнения и большим расходом материала,
- индивидуальные решетки изготавливают исходя из размеров и особенностей фермы.
Фермы из профильной трубы: расчет конструкции
1. Перед проведением расчетов, по изготовлению ферм из профильной трубы, следует определиться со схемой, в которой указывают зависимость длины фермы от угла наклоны крыши.2. При выборе схемы следует определиться с контурами поясов фермы. Данная деталь зависит от функций конструкции, типа кровельных материалов и угла наклона.3. Следующий этап предполагает выбор размера фермы. При расчете длины фермы следует учесть угол наклона, а высота зависит от типа перекрытия, возможной транспортировки фермы и общего веса конструкции.4. В случае, если длина фермы превышает 36 м, необходимо рассчитать строительный подъем.5. Определите размеры панелей. Расчет следует проводить исходя из нагрузки, которую должна выдержать ферма. При конструировании треугольной фермы, угол наклона составляет сорок пять градусов.6. Завершающий этап — определение междоузельного расстояния.Рекомендации про проведению расчетов:- для расчета фермы из профильной трубы воспользуйтесь услугами специалистом или специальными компьютерными программами;
- проверьте правильность расчетов несколько раз;
- для расчета и изготовления фермы из профильной трубы чертеж — обязательный и необходимый компонент;
- обязательно учитывайте максимальную нагрузку на конструкцию фермы.
Изготовление фермы из профильной трубы
Чтобы собрать или скрепить элементы следует использовать прихватки или спаренные уголки.При конструировании верхнего пояса используйте два тавровых уголка с разной длиной сторон. Стыкуйте уголки между собой меньшими сторонами.Чтобы соединить нижний пояс используйте уголки с ровными сторонами.При изготовлении большой и длинной фермы, в качестве соединителей выступают накладные пластины. Для равномерного распределения нагрузки применяют швеллеры парного типа.Раскосы устанавливайте под углом сорок пять градусов, а стойки — под прямым углом. Чтобы изготовить такую конструкцию, используйте тавровые или крестообразные уголки с ровными сторонами, скрепленные пластинами.Для изготовления целостных сварных систем применяют тавры.После окончания сборки конструкции с помощью прихваток, приступают к проведению сварочных работ. Сварка производится вручную или автоматически. После проведения сварки следует зачистить каждый шов.Завершающий этап включает обработку системы специальными антикоррозийными растворами и краской.Рекомендации по устройству фермы из профильной трубы
1. Чтобы облегчить конструкцию фермы, с минимальным уклоном крыши, используйте дополнительные решетки.2. Чтобы снизить массу конструкции фермы, с уклоном кровли от 15 до 22 градусов, устройте нижний пояс ломанным.3. При устройстве длинной фермы устанавливайте только четное количество панелей.4. Если длина фермы превышает 20 метров, используйте устройство фермы Полонсо.5. Размер и сечение профиля для фермы зависит от ширины и уклона навеса.6. Расстояние между двумя фермами не должно превышать 175 см.
Применяются во время строительства зданий и сооружений различного назначения, различаются по линейным размерам, инженерным особенностям конструкции и физическим характеристикам профиля.
Виды используемых труб и конструктивные элементы металлических ферм
Металлические фермы изготавливаются из профильных труб, технические параметры и сортамент отвечают требованиям ГОСТ 8645-68 (прямоугольные) и ГОСТ 8639-82 (квадратные) и ГОСТ 8642-68 (овальные). Прокат делается из конструкционных углеродистых сталей обыкновенного качества. Технология допускает использование прокатных станов горячего и холодного изготовления. При необходимости возможно применение низколегированных марок сталей – улучшаются физические характеристики изделий.В зависимости от инженерных решений фермы бывают:- портальными;
- двухшарнирными портальными:
- портальными с защемлением;
- арочными;
- фермами-балками;
- шедовыми.
С учетом вида фермы перекрытия могут быть односкатными и двухскатными.
Преимущества конструкций
Благодаря схеме нагруженных и ненагруженных элементов фермы из металлической трубы обладают рядом преимуществ перед другими используемыми типами устройства кровель и стропильных систем.- Самые большие показатели несущих характеристик в расчете на единицу веса. Обеспечиваются за счет физических свойств легкого тонкостенного профиля и оптимального распределения нагрузок по каркасу, стойкам и раскосам. Во время расчетов изменяются расстояния и углы наклона элементов для уменьшения нагрузок на изгиб и кручение, расчет металлической фермы выполняется по максимально возможным нагрузкам, возникающим во время эксплуатации.
- Быстрота монтажа. Большинство ферм поставляется на строительные площадки в собранном виде, во время строительства выполняются только монтажные работы.
- Минимальная стоимость. За счет оптимальных инженерных конструкционных схем удается заметно снизить расход дорогостоящего металла. Кроме того, небольшая масса стропильной системы понижает нагрузки на фундаменты, во время строительства зданий есть возможность пользоваться дешевыми столбчатыми или мелкоуглубленными ленточными вариантами.
- Технологичность. Для изготовления конструкций нет надобности использовать сложное оборудование. Все операции выполняются обыкновенными гибочными станками и резаками. Соединение отдельных элементов в единую конструкцию выполняется сваркой (неразборный вариант) или болтовыми соединениями (разборный вариант). При необходимости есть возможность быстро заменить отдельные конструкции, потерявшиеся первоначальные несущие характеристики или усилить фермы за счет установки дополнительных стоек или раскосов.
- Длительный срок эксплуатации. При условии соблюдения нанесение антикоррозионных покрытий фермы могут эксплуатироваться не менее пятидесяти лет. Наша компания покупает прокат только у известных производителей, каждая партия имеет сертификат соответствия качества действующим государственным стандартам и отраслевым нормам.
Здания и конструкции из металлических ферм быстро монтируются, на полный цикл в зависимости от размеров, сложности и готовности строительной площадки требуется 1–3 месяца. При необходимости такие конструкции демонтируются и переносятся на другое место. При этом фермы из профильной трубы разборного типа не теряют первоначальных свойств и не требуют предварительной предмонтажной подготовки к повторному использованию.
Сферы использования ферм
- Промышленные здания. Почти не существует ограничений по размерам, в случае необходимости проектируются дополнительные вертикальные опорные стойки или сложная крыша. Могут применяться как временные производственные помещения на период строительства капитальных, в дальнейшем демонтируются или перепрофилируются.
- Сельскохозяйственные помещения. С их помощью строятся ангары для хранения зерна или иных сельхозпродуктов, навесы для техники, животноводческие и птицеводческие помещения.
- Спортивные и концертные залы. При необходимости предусматривается обустройство теплых перекрытий – обеспечивается в помещениях благоприятный микроклимат.
- В мелком бизнесе. Торговые площадки, магазины, авторемонтные мастерские, склад временного хранения небольших партий товаров и т. д.
- В индивидуальном строительстве. Накрытия над бассейнами и спортивными площадками, элементы зимних садов, веранд и иных пристроек.
- Нагрузки. Имеются в виду постоянные и временные. К постоянным относится вес самих ферм и кровли. К переменным относятся ветровые, снежные и вес строительных рабочих, пребывающих на фермах во время монтажа. Ветровые и снежные нагрузки подбираются по справочникам в зависимости от климатической зоны расположения сооружения. Во время расчетов в обязательном порядке применяется коэффициент запаса прочности, зависящий от важности сооружения. Чем выше снеговые нагрузки, тем больше предусматривается уклон скатов. Проектирование металлических ферм осуществляется с учетом всех возможных нагрузок, возникающих во время эксплуатации.
- Способ соединения отдельных элементов. Заказчик указывает, какие именно ему требуются фермы: неразборные или разборные. В зависимости от полученных данных наши специалисты рассчитают узлы на болтовых соединениях или сварочных швах. Большие по размерам фермы могут иметь комбинированное соединение. Часть элементов приваривается к рамам, а сами рамы между собой соединяются болтами.
- Технологическая готовность. Типовая ферма должна поставляться на строительную площадку в полностью собранном виде, допускается частичная сборка перед монтажными работами.
- Подбирают оптимальную схему фермы, определяют контуры несущих поясов. На этом же этапе учитываются фактические постоянные и временные нагрузки. Во время работ применяются данные таблиц СНиПов и требования государственных стандартов к несущим конструкциям. Если высота снега существенная, то предусматривается двускатная ферма. Конкретный тип фундамента влияет на выбор схемы, данные должны согласовываться с назначением помещения и имеющейся проектно-сметной документацией.
- Выбор линейных размеров и конфигурации ферм. Длина и высота ферм и номенклатура проката подбирается по требованиям обеспечения несущих характеристик с минимальным количеством металла. При этом во время расчетов используются значения нагрузок, возникающих в каждом узле. Сила и направления нагрузок может изменяться в зависимости от условий работы, конструкция устойчива в любых условиях.
- Расчет специальных элементов. Если пролет фермы из металлической трубы имеет нестандартные значения, то по каждому элементу делаются отдельные расчеты.
- Если пролет металлической фермы превышает 36 метров, то необходимо отдельно рассчитывать предельный подъем (обратный выгиб конструкции) для увеличения выдерживаемых нагрузок.
Стропильные фермы рассчитываются статическим методом по способу простых сечений, рассекающих по три связи, которые не пересекаются в одной точке и не являются параллельными. В результате должны стать известными опорные реакции всех усилий в стержнях фермы из профильной трубы. Все внешние нагрузки действуют лишь в узлах, весом материала можно пренебрегать в связи с незначительными показателями по отношению к воспринимаемым нагрузкам. Имеется в виду, что на каждый стержень фермы по концам действуют только две силы вдоль оси, элементы работают только на сжатие или растяжение.Стержни рассчитываются по способу простых сечений, способу простых проекций и способу моментной точки. В первом варианте на чертеже узел заменяется направлениями действующих усилий. Они связаны между собой и с внешними нагрузками посредством элементарных уравнений равновесия. Во втором варианте стропильные фермы рассекаются на несколько частей, равновесие каждой рассматривается по отдельности. Воздействие отброшенной части на оставшуюся отображается усилиями в стержнях. При расчете по методу моментной точки составляется уравнение равновесия конструкции в виде суммы всех моментов, действующих в данной точке. Расчет металлической фермы для искомого усилия – точка пересечения двух попавших в сечение усилий.С учетом стандартных данных стропильные фермы имеют число стержней на три меньше, чем удвоенное количество узлов (K=2n-3). Для гарантирования геометрической устойчивости необходимо, чтобы количество связей было достаточным и они правильно размещались по длине. При этом каждый отдельный узел должен иметь две степени свободы и перемещаться в вертикальном и горизонтальном направлениях. Если этого не предусматривается, то такие треугольные фермы называются жестким диском и рассчитываются по иной методике. Примером треугольной фермы является ферма Полонсо.Цель статического расчета – нахождение усилий и реакций в стержнях. Составляются уравнения равновесия по каждому узлу и определяется сила и направления противодействия.Аналитический расчет фермы из профильной трубы делает по методу вырезания узлов. Принимается за исходные данные, что если вся ферма Полонсо находится в равновесии, то в таком же состоянии пребывает и каждый ее узел. Достоинства аналитического расчета фермы – простота и универсальность. Недостаток – стропильные фермы сложно контролировать по каждому узлу, возможно нарастание количества ошибок.Во время расчетов фермы классифицируются по типу решеток, количеству поясов, типу опираний концов фермы из профильной трубы на вертикальные опоры здания, способу формирования возникающих усилий в стержнях, уровню езды, назначению и т. д. Большое разнообразие конструктивных решений затрудняет проведение полной и однозначной классификации. В связи с этим стропильные фермы разделяются по нескольким наиболее важным признакам.После определения действующих усилий во всех узлах подбирается сортамент проката по его техническим параметрам. Коэффициент запаса прочности учитывает назначение сооружения и ответственность конструкции. За пример берется ферма Полонсо, для более сложных случаев выбирается свой прототип. Типовые данные имеет ферма пролетом 25 метров, все что длиннее, подлежит индивидуальным расчетам.Арочная ферма предварительно разбивается на отдельные участки, по ним делается расчет. Общая конструкция рассчитывается как сумма всех действующих нагрузок и противодействий по каждому узлу. Такие расчеты более сложные и требуют увеличенного времени.
Как мы изготавливаем фермы
После завершения расчетов документация передается технологам сборочного цеха для разработки рабочих чертежей и составления поэтапного плана изготовления. Технологи учитывают производственные возможности и характеристики имеющегося оборудования. Одновременно составляется спецификация и прописывается очередность работ. На основании технической документации выполняется изготовление металлических ферм.Заготовки для каждой фермы могут изготавливаться индивидуально или в массовом количестве в зависимости от особенностей, которые имеют стропильные фермы и величины заказа. Наличие высокоточных станков позволяет получать готовые к использованию заготовки – значительно уменьшается расход материалов, снижается себестоимость производства и отпускная цена продукции. При необходимости может делаться выборочная проверка прочности наиболее ответственных узлов, при обнаружении отклонений от документации принимается комплекс технических мероприятий по их устранению.Изготовление металлических ферм и сборка отдельных элементов в единую конструкцию производится на основании технологической схемы, на каждом этапе выполняется контроль качества. Сварные швы наносятся новым оборудованием профессиональными специалистами, за счет этого их прочность достигает 85% прочности основного металла. В некоторых случаях металлические фермы из квадратных труб собираются на специально изготовленном шаблоне – исключаются отклонение от размеров, увеличивается производительность труда. Кроме того, такие фермы полностью готовы к финишному монтажу без необходимости подгонки размеров.Заключительный этап – защита металлических поверхностей от коррозионных процессов. Для покрытий мы применяем современные устойчивые краски, имеющие повышенный коэффициент адгезии к металлу, высокую механическую прочность и пластичность. Такие характеристики исключают появления на поверхности покрытий микротрещин, служащих местом проникновения влаги.При желании потребителей на каждую партию выдается спецификация, стропильные фермы имеют обозначения разъемных деталей. Дается краткое описание рекомендованной технологии сборки конструкции.
Как оформить заказ Для подачи заявки и технических требований на проектирование металлических ферм нужно связаться с ответственным представителем нашей компании. Он дает первичные консультации по оформлению договора, уточняет исходные данные, количество и сроки исполнения заказ. Только после согласования всех нюансов и заключения договора сотрудники компании приступают к непосредственному выполнению работ.Большой опыт, профессиональные кадры и современная производственная база позволяют нам гарантировать не только качество, но и своевременность выполнения всех пунктов договора. Доставка продукции в зависимости от пожеланий может осуществляться самовывозом или транспортом компании.
Изначально делают шаблон. Это первая, эталонная ферма под навес. Для неё мы будем брать профтрубу сечением 30 на 30 мм, толщиной стенки не менее полутора мм. Сильно тяжёлую брать тоже не надо, поскольку равномерно распределив фермы, мы сможем обеспечить прочность даже со сталью, толщиной до 2 мм.
Виды ферм
В зависимости от конструкции, расположения навеса, территориальных особенностей участка и других факторов, выбирается тип фермы. Их много, но в целом их можно с группировать по следующим категориям:1. Прямоугольные фермы. Этот вариант может применяться при больших нагрузках на металлокаркас. Он формируется посредством объединения 4 круглых или профилированных труб, между которыми свариваются распорки. Все из перечисленных элементов могут соединяться между собой при помощи сварки, на болтовые соединения, на специальные коннекторы.За счет того, что каркас рассчитан на большие нагрузки, металлокаркас может соединяться в трибуны, барные подвесы для освещения. В зависимости от назначения, каркас может быть изготовлен из нержавеющей или обычной трубы. В зависимости от нагрузки, диаметр и сечение трубы может меняться. В случае с круглой трубой, диаметр варьируется от 25 до 50 мм и даже более, с шагом в 5 мм и разной толщиной стенки.2. Арочные фермы для навеса. Такой вариант наиболее сложен, и часто, в домашних условиях, без применения специального прокатного станка, арочная ферма не может быть изготовлена. Здесь важен точный прокат каждого элемента.Виды ферм для навесаВ случае с навесами, арочная разновидность применяется на болтовом и сварочном соединении. При изготовлении крытых разборных платформ, монтаж выполняется на сборные клипсы для быстрого последующего демонтажа.3. Плоские фермы для навеса. Этот тип конструкции наиболее дешевый в производстве. Для дома он вполне подойдет, поскольку выдержит нагрузку даже по площади более 50 квадратных метров. Именно такие удобно делать самому, изготовив макет и в дальнейшем собирая конструкцию по образу.Фермы для навеса своими руками из профтрубы для быта зачастую собирают из материала сечением 40 на 40 мм, толщиной стенки детали от 2-3 мм. Шаг опор рассчитывается индивидуально. Возможность подобрать наклон позволяет спланировать разный конструктив. Плоские конструкции иногда образуют в квадратные фермы, усиливая несущую способность.4. Треугольные фермы. Применение такого конструктива делает металлокаркас прочным, эстетичным, рассчитанным на большие нагрузки. В быту почти не задействован, поскольку дорого, но в промышленности, для обеспечения удобной установки световых и звуковых приборов. Если не применяется сварное соединение, то конструктив получается разборным, удобным в демонтаже.В остальном, разновидности могут комбинироваться, что зависит от конкретной задачи и планируемых финансовых вложений в проект. Для дома применяется сварочное соединение с шагом между двумя отдельными фермами не более 1,75 метров.
mн=3,14×4,1×106/180 = 758 см.
Как сварить фермы из профильной трубы
Как только опоры будут готовы, к стойкам приваривают продольно расположенные трубы. Их крепят для надежной сцепки элементов. Они придают всему сооружению устойчивости.Когда основа готова наступает время крепления к ней фермы из профильной трубы. Заранее подготовленную конфигурацию с решетками поднимают и устанавливают сверху. Сразу же нужно проверять правильность сборки, в том числе и раскосы. Все углы должны находиться на своих местах и плотно прилегать к основанию. Когда все размеры и расположение конструкции проверено, металлические элементы привариваются друг к другу. Не стоит забывать про прихватки.В конечном итоге необходимо зачистить все соединительные места, где был применен сварочный аппарат, и аккуратно покрасить все части металлоконструкции.Как результат, правильные расчеты, качественные материалы и внимательная сварочная работа позволяет создать идеальное перекрытие.Видео с объяснением процесса сварки конструкции: