Проекты прямоугольных треугольных ферм из профильной трубы
Проекты прямоугольных треугольных ферм из профильной трубы
Козырьки над входной дверью имеют небольшие размеры и выполняются консольными.
Как правильно варить фермы для навеса. Как сварить ферму из профильной трубы – варианты и правила расчета. Расчет оптимальной формы навеса
Начинается всё с установки столбов. Для опорных частей лучше использовать сталь толще. Должны быть столбы сечением 60 на 60 мм, толщиной стенки не менее 2 мм. Их следует установить под местами будущего расположения ферм.
Что такое ферма?
Фермы для навеса – это своего рода изделия из металла. Они могут быть изготовлены самостоятельно, а могут быть куплены под размер вашего навеса, для чего нужен только проект. По сложности, ферма может быть прямой, либо округлой, где последнее предполагает гибку.Металл, используемый для изготовления, может варьироваться по толщине и площади сечения. Чем толще используемый металл, тем тяжелее будет нагрузка на основание, но в то же время, навес или другая металлоконструкция сможет легче сопротивляться внешним факторам. Это ветер, снег, дождь и другие воздействия.Если об этом не позаботиться, то изгибающая сила станет дополнительной нагрузкой для металлической конструкции и существенно снизит её прочность и надёжность. Чтобы преодолеть такие сложности, придётся использовать опоры, имеющие более крупное сечение.
Разновидности ферм
Использование таких конструкций широко распространено. При этом для разных целей применяются различные типы металлических ферм.Обычно используются следующие типы таких конструкций:- Параллельные являются наиболее простыми с точки зрения их устройства. Они состоят из нескольких одинаковых деталей.
- Арочные конструкции имеют типовое строение. Они состоят из внутренней и внешней арочных поверхностей, соединёнными между собой при помощи большого количества рёбер жёсткости. Такие конструкции могут иметь различный радиус арки.
- Треугольные металлические системы иногда представляют собой односкатную металлическую конструкцию. Они, например, могут применяться для устройства односкатной крыши. Применяются также треугольные двухскатные варианты. Их обычно используют для крыш, в которых поверхности по отношению друг к другу находятся под острым углом.
Здесь приведены не все, а наиболее распространённые виды металлических конструкций.
Пояса задают форму детали: сегмент, двойная дуга, треугольник, прямоугольник или многоугольник. При этом у сегмента, прямоугольника и дуги в качестве нижнего и верхнего поясов выступают цельные трубы – прямые или изогнутые.
Как рассчитать ферму
Для изготовления фермы необходимо знать ее длину, высоту, угол наклона и особенности участка. Не всегда удается учесть все факторы, но сделать хотя бы минимальные расчеты можно самостоятельно.Обратите внимание! Чтобы не делать сложных построений, особенно для ферм сложной конструкции, и не ошибиться в расчетах, можно воспользоваться онлайн-калькулятором. Такие калькуляторы часто бывают на сайтах кровельных, трубопрокатных и строительных организаций.
Рассчитываем уклон
Допустимый уклон одно–, двухскатной и шатровой кровли находится в диапазоне от 6 до 35 градусов, у мансардной и арочной крыши угол наклона нижней части может быть значительно больше.Для разных типов кровель требуется разный уклон и соотношение длины и высоты фермы различается:| Тип крыши | Угол наклона крыши | Соотношение длина:высота фермы |
|---|---|---|
| односкатная | 6-15 | 7-9:1 |
| двускатная, шатровая, арочная (регион с обильными снегопадами) | 15-22 | 7:1 |
| двускатная, шатровая, арочная (регион с сильными ветрами) | 22-35 | 5:1 |
| мансардная, арочная | 35-75 | 2-5:1 в зависимости от требований к высоте мансарды или дизайнерского решения |
Обратите внимание! У мансардной крыши в таблице указан угол наклона нижней части кровли. Уклон верхней части выбирается, как для двухскатной.Для дальнейших расчетов необходимо выполнить чертеж.
Если ферма состоит из прямолинейных элементов, на чертеже ее разбивают на прямоугольные треугольники. Длину труб для выполнения поясов вычисляют по теореме Пифагора:a²+b²=c²,где a и b – катеты прямоугольника, то есть стороны, прилежащие к прямому углу, а c – противолежащая прямому углу гипотенуза.Самыми простыми являются расчеты односкатной фермы, так как у нее a – длина, b – высота, гипотенуза c – это скат фермы. Соответственно, длина ската вычисляется по формуле:c=√a²+b².Если требуется изготовить стропильную систему для арочной крыши, длину верхнего пояса (с) вычисляют по формуле длины окружности:с =1,57*(b+a/2).Затем рассчитывают расположение элементов внутренней решетки таким образом, чтобы они делили нижний и верхний пояса на равные участки. При использовании укосов угол их наклона должен находиться в промежутке от 35 до 50 градусов.
Обратите внимание! Наилучшим же считается угол в 45 градусов – самый удобный для расчетов, простой в нарезке труб и надежный в готовой конструкции.
Параметры расходных материалов
Параметры труб, используемых для изготовления поясов и внутренней решетки рассчитывают, исходя из ширины строения, параметров опор каркаса и особенностей кровельного материала.| Ширина навеса, м | Параметры опорных труб | Параметры труб для поясов фермы | |
| легкий кровельный материал (ондулин, профлист, поликарбонат) | тяжелая кровля (черепица, шифер) | ||
| до 4,5 | сечение 40*40 кв. мм | сечение от 20*20 до 30*30 кв. мм, толщина стенок 1,5-2 мм | сечение 40*20 кв. мм, толщина стенок 2 мм |
| до 5,5 | сечение от 50*50 до 80*80 кв. мм | сечение от 40*20 до 40*40 кв. мм, толщина стенок 2 мм | сечение 40*40 кв. мм, толщина стенок 2 мм |
| от 5,5 | сечение от 80*80 до 120*120 кв. мм | сечение 60*30 кв. мм, толщина стенок 2 мм | сечение 40*40 кв. мм, толщина стенок 3 мм |
Участок для установки сооружения
Прежде чем возводить навес, беседку или жилое здание с каркасом из профтрубы, необходимо выбрать участок, где это будет безопасно для окружающей среды, людей и самой постройки.Важно учесть такие факторы, как:
- Погодные условия, характерные для местности: насколько снежными бывают зимы, дождливыми – весна и осень, каковы скорость и направление ветра. Климатические явления оказывают на кровлю переменные нагрузки, которые ферма должна выдержать.
- Уровень сейсмической активности: бывают ли колебания почвы, землетрясения, оползни. Чем выше этот показатель, тем прочнее должна быть постройка, чтобы не разрушиться в случае чрезвычайной ситуации. С другой стороны, в особо сейсмически опасных регионах нередко устанавливают легкие разборные конструкции, которые при землетрясении легко разрушаются, но при этом не наносят существенного вреда окружающему пространству и людям и легко поддаются ремонту.
- Особенности почвы и вес конструкции. Эти два параметра взаимосвязаны. На плотных и каменистых грунтах устойчивой будет даже тяжелая каркасная постройка со сложной стропильной системой. На песчаных и супесчаных почвах, а также при высоком уровне грунтовых вод нужно возводить облегченные постройки или делать для них глубокий свайный фундамент.
- Расположение относительно других построек. Желательно располагать малые архитектурные формы с металлокаркасом таким образом, чтобы более высокие и тяжелые строения закрывали более низкие и легкие от порывов ветра.
Чтобы конструкция не разрушалась под действием коррозии, для ее основы нужно выбирать трубы из легированной стали
Требования к расчету профильной трубы для строительства фермы
При выборе изделий профильного проката, в особенности для крупногабаритных навесов, стоит руководствоваться данными, предоставленными СНиП:- 07-85 – данные о взаимодействии снеговых нагрузок и веса остальных конструктивных деталей сооружения;
- П-23-81 – алгоритм работы с профилированными стальными изделиями.
Пристенный навес также несет нагрузки, и его проектирование тоже нужно производить с учетом снежного покрова в зимнее времяДанные из представленных положений помогут быстрее сориентироваться в выборе типа фермы, угла наклона кровли и сечения, размера профильной трубы для стоек постройки.
Важно! Влиять на выбор также будет местоположение региона, количество выпадающих осадков на протяжении зимнего периода.Рассмотрим следующий пример: планируется постройка пристенного навеса с габаритами 4,7х9 метров. Его передний край опирается на стойки, а задняя часть крепится к внешней стене дома. Сооружение будет возводиться в южном регионе, например, в Краснодарском крае. Информацию о снеговой нагрузке для каждого региона можно найти в сети Интернет, в нашем случае она будет составлять 84кг/м2. Оптимальным углом наклона кровли для навеса такого габарита будет всего 8 градусов.Одна стойка высотой в 2,2 метра имеет вес в 150 кг, а ее вертикальная нагрузка приблизится к 1,1 тоннам. Трубы профильные круглого (овального) сечения для данных целей не подойдут, минимальные показатели для профильной квадратной трубы – сечение 45 мм и толщина стенки 4 мм. Но если несколько модернизировать конструкцию, введя в нее два параллельных пояса с косой решеткой, для них можно взять профиль с сечением 25 мм и толщиной стенки 3 мм. При высоте фермы из профильной трубы в 40 см для поясов следует применить квадратные профтрубы с показателями 35 мм и 4 мм соответственно.Для простоты расчета фермы из профильной трубы для навеса можно воспользоваться таблицей соответствия сечения и толщин стенок из ГОСТ 30245.Таблица 1
| Замкн. про- филь прямо- уг. сечения | Замкн. про- филь квадр. сечения | Показатели толщины стенок | |||||||||||||||||
| 1 | 1,5 | 1,8 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4 | 5 | 5,5 | 7 | 8 | 9 | 10 | 12 | 12,5 | 14 | 16 | ||
| — | 15 | + | |||||||||||||||||
| — | 20 | + | + | + | |||||||||||||||
| 40х20 | 25 30 | + | + | ||||||||||||||||
| 40х25 | — | + | + | + | |||||||||||||||
| 60х30 и 60х40 | 40 50 | + | + | + | + | ||||||||||||||
| 80х40 | — | + | + | + | |||||||||||||||
| — | 60 | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||
| — | 80 | + | + | + | + | + | |||||||||||||
| 120х80 | 90 | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||
| 140х120 150х100 | 100 120 | + | + | + | + | + | + | + | + | ||||||||||
| 160х140 180х120 180х140 240х120 | 140 150 160 180 | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||
| 150х130, 160х120, 180х100 | — | + | + | + | + | + | + | + | + | ||||||||||
| 240х150 250х140 | 200 220 | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||
| 300х100 | — | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | ||||||||
| 260х240 300х200 | 250 300 | + | + | + | + | + | + | + | + | ||||||||||
Чтобы конструкция не разрушалась под действием коррозии, для ее основы нужно выбирать трубы из легированной сталиМеталлические трубы для строительства арочного навеса стоит приобретать высококачественные, желательно из легированной стали. В сплаве должно быть большое количество углеродов – это создает достаточную защиту металлу от воздействий природных факторов и окружающей среды.
Очень важно правильно рассчитывать параметры профильных труб, из которых будет состоять конструкция фермы:
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).
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°.
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.
Угол наклона от 15 до 22 градусов. Крыши навесов с таким углом наклона монтируются при высоких показателях ветровых нагрузок и имеют двускатную форму. Они отличаются небольшой парусностью и укрываются зачастую металлическими кровельными покрытиями.
Конструкция навеса из профильной трубы своими руками – чертежи, инструкция
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.
Сфера применения и устройство навеса из профильной трубы
Металлический профиль сегодня стал одним из самых популярных и востребованных материалов для изготовления навесов различных видов и типов с поликарбонатным покрытием, так как главным его преимуществом является длительный срок службы. Если за такой постройкой ухаживать должным образом, то она сможет простоять не один десяток лет. Такие навесы могут применяться в самых различных местах:- на автостоянках;
- в загородных частных домах для создания больших крытых участков территории;
- в различных общественных местах.
Подготовительные работы: разработка чертежа
Для начала необходимо точно определиться с местом размещения навеса, так как это очень важно для выбора материала будущей конструкции и покрытия кровли.Лучше всего размещать их на ровной местности или возвышенности, так как там легче будет сделать необходимый дренаж.Если вы решите построить конструкцию в низине, то собирающаяся вода «заставит» вас делать дополнительную ливневую канализацию, что повлечёт за собой непредвиденные расходы.Выбор места для строительства навеса — очень важный этап работы.Также важно сделать предварительный чертёж навеса из металлического профиля. Кроме расположения стоек, необходимо учесть сечение профильных труб. Если длина конструкции не будет превышать 6 м, а ширина 4 м, то для устройства опор можно взять трубу с сечением 60х60 мм. Для возведения конструкции больших размеров берут трубу с сечением 80х80 мм.Предварительный чертеж навеса из профильной трубы необходим для расчёта материала.
Список необходимых инструментов
Для изготовления металлического навеса вам понадобится определённый набор инструментов:- строительный уровень;
- штыковая лопата;
- аппарат для сварки;
- рулетка;
- правило (уровень);
- дрель;
- болгарка;
- перфоратор;
- болты и шайбы;
- профильные металлические трубы;
- шурупы для кровли со специальными прокладками;
- строительный уголок;
- поликарбонат, профнастил или шифер;
- цемент, песок, средний гравий;
- фланец.
Расчёт необходимого количества профильных труб
Для возведения небольшого односкатного навеса необходимо произвести точные расчёты и составить предварительный чертёж:- Навес длиной в 6 м должен иметь 8 опорных металлических стоек. Для этого можно использовать металлический профиль с сечением 80х80 мм. Толщина стенок трубы должна быть более 3 мм для большей устойчивости конструкции.
- Одна сторона конструкции должны быть выше второй в зависимости от выбранного кровельного материала. Так, например, для поликарбоната будет достаточно угла наклона от 20 до 25 градусов.
- Для каждой пары стоек должны быть предусмотрены конструкции усиления, называемые фермами. Они изготавливаются из равнополочных уголков или профиля с сечением 60х60 мм.
- Обрешётку наваривают с шагом в 1 м из металлической профильной трубы сечением 40х40 мм. Такой навес может выдержать около 400 кг снега при условии, что конструкция будет установлена стационарно.
- Для устройства стоек понадобится 8 профильных труб.
- Для обрешётки кровли понадобится 12 профилей. В некоторых случаях владельцы домов экономят, устанавливают вместо 8 стоек всего 6. Также можно сократить количество труб для обрешётки, но специалисты не рекомендуют этого делать, поскольку это приведёт к потере жёсткости, а в будущем и к разрушению всего сооружения.
- Основа односкатного навеса представляет собой треугольник из профильных труб, который имеет один угол в 90 градусов. Его больший катет должен равняться расстоянию, которое соответствует длине от торцевого края стойки до стены здания или до внешней стороны противоположной стойки, если навес построен вдалеке от других домов.
Односкатный навес
Данная конструкция является наиболее простой. Для её изготовления нужно:- Установить опоры и залить скважины. Расстояние между стойками должно быть от 1 до 1,5 м. Если для кровли используется шифер, профнастил или натуральная черепица, то эта величина составляет 1,2 м.
- Наметить расположение опорных столбов, натянуть строительную верёвку между ними по ровной линии. Для каждой стойки выкопать ямы глубиной не менее 60 см, и диаметром 20 см. Армировать трубы специальными планками (пятками), которые привариваются к низу каждой из труб. Они затем зальются полностью бетоном, и будут удерживать в вертикальном положении всю конструкцию.
- На дно каждой ямы уложить и утрамбовать небольшой слой песка. Затем установить опору строго вертикально по уровню, и залить бетоном (смешать песок, цемент и гравий в соотношении 3:1:3). После этого опору несколько раз немного приподнять и опустить, чтобы смесь полостью проникла во внутреннюю полость профиля.
- Проверить строительным уровнем вертикальное положение всех опор, оставить их до полного высыхания бетона. Обычно это занимает 3–7 дней, в зависимости от погодных условий. Если вы строите навес на имеющемся бетонном покрытии, то металлические стойки можно просто прикрутить к основанию, предварительно наварив на низ труб специальные квадратные пластины.
- Сформировать верхнюю часть односкатного навеса. Для этого надо сварить две трубы, которые расположены по катетам конструкции. Затем осуществить замер гипотенузы фермы, отрезать профиль нужной длины, приварить её на определённое место. Если используется труба с прямоугольным сечением, то необходимо смонтировать её таким образом, чтобы она своей большей стороной была повёрнута наверх, что облегчит крепление облицовки.
- Армировать готовую навесную конструкцию. Для этого в металлическом треугольнике между наибольшим катетом и его гипотенузой приварить куски профильной трубы.
- Рассчитать и установить все элементы каркаса. Для этого к меньшему катету каждого элемента треугольной формы приварить металлические планки. При этом сторона каркаса должна делить планки на две одинаковые части.
- В этом элементе каркаса сделать четыре одинаковых отверстия для того, чтобы прикрепить навес к стене дома. Для этого понадобится ещё один человек, который будет помогать устанавливать основание, и намечать положение отверстий для анкерных болтов. Но так как односкатные конструкции с профнастилом или шифером очень тяжёлые, то этого крепежа может не хватить, поэтому придётся ставить дополнительные стойки, которые прикручиваются к стене. Односкатный навес, в котором кровля сделана из листов поликарбоната, намного легче и поэтому дополнительные крепления возле стены не понадобятся.
- Крепление поликарбоната на крышу навеса производится без снятия защитной плёнки. С помощью дрели надо высверлить отверстия на листах. При этом от края придётся отступить 4 см. Используются специальные термошайбы с уплотнительными кольцами и заглушками. В процессе крепления поликарбоната к крыше навеса нужно наложить на высверленное отверстие термошайбу, затем закрутить её с помощью самореза, закрыть специальной шляпкой с заглушкой. Крепление должно входить строго перпендикулярно по отношению к поверхности листа покрытия кровли. Закручивать нужно туго, но при этом нельзя перетягивать, чтобы не испортить поверхность листа.
- Все листы поликарбоната на крыше навеса стыковать с помощью специального разъёмного профиля. Низ его прикрутить на обрешётку ещё до укладки кровли. Крышку пристегнуть с помощью зубчатого замка, в котором «лапки» находятся на двух частях профиля.
- Затем закрыть все боковые срезы поликарбонатных листов специальной перфорированной лентой и торцевым профилем. Таким образом вы сможете защитить воздушные каналы кровли от грязи и проникновения влаги.
Арочная конструкция
Строительство арочного навеса производится практически таким же образом, как и односкатного, однако они отличаются большей эстетичностью и функциональностью.Самостоятельно арочный навес построить достаточно тяжело, так как для этого необходимо иметь специальное ручное или электрическое оборудование для того, чтобы можно было легко согнуть металлический профиль. В домашних условиях выполнить такие действия практически невозможно.Двускатные навесы
Двускатный навес монтируется аналогично односкатному, однако в конструкции присутствует два треугольника, которые расположены зеркально относительно друг друга. Кровля такого навеса образуется двумя наклонными плоскостями под определённым углом.Из-за наличия конькового узла такая конструкция имеет более сложную систему строения, но зато он может перекрыть намного большую площадь участка.Двускатный навес из профильной трубы может накрыть территорию большой площади.