Металлические фермы: самостоятельный расчет и особенности изготовления

Железные фермы для навеса — одни из самых простых строений. Их нередко строят на дачных участках и территориях пригородных домов. Это обыкновенные конструкции из каркаса, покрытия и доп частей. Из них можно сделать навес, закрывающий место, выделенное под хранение вещей, либо сделать мини-стоянку для автомобиля. Всю сборку можно сделать без помощи других, но чтоб ферма вышла крепкой и долговременной, нужны правильные расчеты.

Навесы созданы для обеспечения места под хранение вещей либо возведения мини-стоянки для машины

Достоинства и недочеты для личного строительства

Крепкие железные фермы сейчас интенсивно используются в строительстве личных домов и промышленных построек. И совершенно не обойтись без таковой надежной строительной системы в строительстве складских помещений, спортивных сооружений, торговых комплексов и павильонов для выставок, а еще для строительства офисных высотных построек. Что логично, ведь железные фермы в особенности неплохи, когда необходимо перекрывать огромные просветы.

Фермы из железной трубы имеют массу ценных преимуществ перед другими:

• Устойчивость к деформациям при нагрузках.
• Маленький вес благодаря полым конструкциям.
• Доступная цена для личного строительства.
• Возможность возведения неопасных сложных конструкций без утраты прочности.
• Высочайшая пожаробезопасность.
• Долговечность, крепкость и надежность.

С конструктивной точки зрения внедрение ферм даже более желательно, чем балки. Ведь при наименьшем весе те выдерживают куда серьезнее нагрузки, чем при использовании обыденных двутавров и швеллеров. При всем этом фермы к тому же наименее металлоемкие.

В некий мере железные фермы служат аналогом железных балок, но куда более экономны в плане расхода материала. При всем этом их продуктивность сравнима. А отличие железной фермы от просто собранных совместно стропил в том, что готовая ферма отлично работает на растяжение и сжатие.

А, в отличие от древесных стропил, железные не сгнивают, не плесневеют, не разрушаются грибками либо насекомыми. Их изрядно труднее сломать тонной снега. Не считая того, собирают такие стропила резвее, чем из других материалов.

Советы по выбору высококачественного профиля

До того как строить всякую конструкцию, следует обусловиться с выбором материала. При покупке железного профиля либо труб следует пристально оглядеть заготовки – нет ли трещинок, раковин, наплывов, нестыковок по шву, огромного количества помятых и погнутых заготовок. При покупке покрытых цинком материалов – лучше убедиться в качестве покрытия – нет ли отслоений и наплывов.

При покупке нужно востребовать копию сертификата и чек. Непременно необходимо убедиться в согласовании толщине стены трубы заявленной в документах. Трубы в гараже на коленке не сделаешь, и подделок не бывает, но на нехорошее качество материала можно наткнуться, потому брать лучше в достаточно больших магазинах.

Виды ферм для различных задач

Вы изумитесь, как много видов железных ферм:

Давайте разглядим внимательные самые фаворитных формы железных ферм, которые в большинстве случаев создают на русских заводах:

• Параллельные – самые обыкновенные и экономные, для производства которых употребляются однообразные детали.
• Традиционные арочные, в каких нижний и верхний пояс имеют вид дуги, а пояса соединены меж собой ребрами жесткости. Различные виды таковой арки отличаются меж собой радиусом. А сам радиус определяют такими наружными ограничителями, как размеры стропильной системы, задуманный вами дизайн крыши и сложность ее конструкции.
• Треугольные односкатные, которые в большинстве случаев употребляются для устройства крыши с крутыми скатами.
• Треугольные двускатные, более подходящие для крыш с крутыми скатами, но оставляющие после производства большую долю отходов.
• Полигональные, которые отлично подходят для кровли из томного настила, но отличаются сложностью в монтаже.
• Трапецеидальные, подобные полигональным, но с более облегченной конструкцией.
• Сегментные, подходящие для построек со светопропускающей кровлей, но самые сложные в производстве. Чтоб их сделать, делают дугообразные элементы с четкой геометрией, которая позволяет умеренно распределять нагрузку.

А вот пользующиеся популярностью и малоизвестные виды ферм для навеса из металла:

Правила расчета

Перед конкретным выполнением каких-то работ, связанных с формированием навеса из ферм, требуется за ранее заняться грамотными расчетами, чтоб обусловиться с необходимым количеством частей, с их размерами и другими параметрами. Исключительно в этом случае реально избежать ошибок в работе и получить вправду высококачественный итог.

Принципиально! Расчет может выполняться вручную либо с внедрением особых калькуляторов, которые свободно представлены в вебе, при этом 2-ой вариант считается самым животрепещущим.

Высчитать ферму для навеса довольно легко, зачем производятся поочередные этапы:

• Сначало выбирается, какова будет структура фермы. Она быть может арочной либо прямой, односкатной либо двускатной. Каждый вид имеет собственный внешний облик и свойства, потому сначало учитывается, какие функции будут производиться навесом, также какие другие материалы будут употребляться во время работы. Дополнительно берутся в расчет личные предпочтения хозяев сооружения.
• Решается, какими размерами будет владеть будущее сооружение, при этом если возрастает высота навеса, то растет его несущая способность, потому во время работы обязательно устанавливаются надежные и крепкие ребра жесткости, повышающие крепкость всей конструкции.
• Часто требуется создавать просветы, которые по размеру превосходят 36 м., а в таковой ситуации нужно найти извив погашения.
• Во время расчета учитывается, какими чертами будут владеть панели фермы, зачем определяется расстояние меж главными элементами, которые передают нагрузку.
• В конце расчетов следует найти, каково расстояние меж одним и другим узлом системы. Обычно для этого употребляется ширина панелей.

Принципиально! Можно не только лишь без помощи других заниматься расчетами, да и отыскать в вебе уже готовые проекты, в которые только подставляются нужные характеристики, что дозволит обойти ошибок и получить резвый и верный итог.

Таким образом, расчет фермы для навеса должен учесть огромное количество особенностей, чтоб получить грамотный итог.

Архитектура железной фермы: элементы, узлы и напряжение

Итак, железная ферма – это сварная либо сборная система труб и жестких крепежных узлов. Состоит такая конструкция из определенных частей:

• Пояса, верхний и нижний, которые служат каркасом.
• Решетки, которая связывает оба уровня.
• Стоек, которые смонтированы перпендикулярно к поясу.
• Раскосов, которые присоединены под углом к нижнему и верхнему уровню.
• Шпренгеля – вспомогательного раскоса.
• Узел – это точка, в какой сходится сразу несколько стержней. Тут трубы соединяют с помощью фасонки – специального железного листа.
• Панель – это расстояние меж примыкающими узлами, а просвет – расстояние меж опорами стропильных систем.

Верхний пояс железной фермы изготавливают из профильной трубы либо двутавровых балок, с применением фланцевого соединения. Нижний – из этих же материалов.

Только, если ферма станет подвергаться нагрузке на уровне панелей, тогда дополнительно нужно установить парные швеллеры. А внутренние стойки и раскосы изготавливают из круглой трубы, уголка либо профильной трубы.

Решетки снутри фермы располагают по самым различным схемам, и они все продиктованы только практическими соображениями. Чем больше поперечных частей, тем прочнее сама конструкция, и тем дороже она обходится (материала-то уходит больше!). К примеру, вот в каких вариантах изготавливают треугольную ферму:

Внутренний набросок железной фермы подбирают зависимо от конструктивных требований и планируемого уровня нагрузок. И избранный тип обрешетки оказывает влияние на вес конструкции, ее внешний облик, трудозатратность и бюджет на изготовка самой железной фермы.

Давайте разглядим стандартные виды внутренних решеток железных ферм:

• Меньше всего узлов в треугольной решетке, которая в большинстве случаев встречается в параллельной и трапециевидной ферме. При этом такая решетка считается более экономичной, т.к. у нее малая суммарная длина стержней.
• Шпренгельная решетка нужна там, где главная нагрузка приходится на верхний пояс. А поэтому ее используют, когда необходимо сохранить расстояние меж прогонами.
• Раскосную ферму делают, когда стойкам приходится противостоять огромным усилиям.
• Крестовая разновидность нужна для каркасов, в каких расчетная нагрузка идет сразу в обоих направлениях.
• Перекрестная решетка нужна для ферм, которые делают из тавров.
• Полураскосная и ромбическая решетка нужна для ферм с таковой большой высотой, как при разработке мостов и мачт. Такие рамы получаются с высочайшей жесткостью благодаря двум системам раскосов.

В жизни смотрятся все эти фермы так:

Вот, к примеру, как смотрится не так нередко встречающаяся шпренгельная ферма:

Кровельные железные фермы, в свою очередь, бывают двускатные, односкатные и прямые. За счет ребер жесткости железные фермы не деформируются даже на огромных просветах, хотя на вид достаточно хрупкие.

Также железные фермы делят на виды по количеству поясов. Это плоские фермы, где узлы и стержни находятся в одной плоскости, и пространственные, более сложные, в каких пояса находятся в параллельных плоскостях.

Почему лучше из профиля

Сварка ферм из профильной трубы имеет ряд преимуществ перед другими материалами:

• такие конструкции огнестойкие и не требуют специальной обработки противопожарными пропитками;
• каркас способен выдерживать нагрузки личного веса, также от ветра либо давления снега;
• труба отлично гнется в приспособлениях, что позволяет создавать различные формы и дизайнерские решения;
• для предотвращения коррозии достаточно выкрасить материал;
• профиль просто приобрести в любом регионе страны;
• если при монтаже был изготовлен неверный рез, то опору можно вернуть методом сваривания (что не получится на древесных опорах);
• профиль относительно легок ввиду полой структуры;
• каркас не деформируется с течением времени и способен служить очень длительно.

Проектирование ферм для крыши дома

Итак, давайте разглядим: как точно высчитать ферму для навеса либо более хорошей постройки так, чтоб вы не закупили очень много материала и правильно просчитали крепкость.

Мы рекомендуем для вас взять готовые типовые проекты, которые уже практикуют, и которые испытанные временем. Идеально, если вы можете проконсультироваться насчет избранной схемы с опытным мастером, а потом уже перейдете к реализации.

Если вы решили совладать без помощи других, тогда сперва составьте схему будущей железной фермы. Обусловьте, какие контуры у нее будут, нужно ли место у потолка, какое будет кровельное покрытие.

Высота железной фермы находится в зависимости от типа кровельного материала, ее веса, угла наклона и способности передвижения самой фермы.

Нормативные документы

Итак, фермы должны соответствовать таким муниципальным эталонам:

• ГОСТ 23118-99 (об общих ТУ для конструкций из стали).
• ГОСТ 23119-78 (о требованиях к производству ферм, когда нужна сварка уголков).
• ГОСТ 23119-78 (о ТУ на создание железных ферм, сварка профильных труб).

А, чтоб правильно спроектировать железную ферму, для вас пригодится информация из таких источников: СНиП, П-23-81 (о железных конструкциях), и СНиП 2.01.07-85 (о нагрузках и воздействиях).

Ферму для навеса либо гаража вы сможете сделать «на глаз», не особо заморачиваясь. Всяко, вы по наитию задействуете больше материала, чем необходимо, и тем добьетесь подходящей прочности. А вот для дома такие фермы необходимо рассчитывать очень точно, чтоб тем смогли выдержать все силы стихий и сами по себе не делали ненадобной нагрузки на фундамент.

Для этого берут во внимание такие причины:

• Неизменные нагрузки, как вес кровельного покрытия.
• Повторяющиеся нагрузки, как переменная погода, ураганы и даже смерч.
• Доп нагрузки, как снеговые и ветровые, также вес человека, который может находиться на кровле во время ремонтных работ.

Чем больше высота фермы, тем выше ее несущая способность. Также на несущую способность оказывают влияние ребра жесткости – чем их больше, тем крепче сама ферма. Но тем она тяжелее и дороже обходится.

К слову, легчайшие железные фермы получаются, когда их высота равна 1/7 либо 1/9 длины просвета. Дополнительно их упрощают специальной решеткой, в какой усилие по сжатию принимается маленькими стойками.

Расчет высоты и длины фермы

При проектировании изготовлении железных ферм принципиально нужно выполнить некие пункты расчета железной фермы:

• Шаг 1. Обусловьте ширину просвета в постройке, изберите форму крыши и угол ската.
• Шаг 2. Изберите контур пояса с учетом предполагаемого уровня нагрузки на ферму.
• Шаг 3. Высчитайте размер каркаса и то, будете ли собирать его либо варить без помощи других, либо же закажете.
• Шаг 4. Чтоб высчитать лучшую высоту железных ферм, примените такие формулы (L – длина фермы):

Н=1/4?L либо Н=1/5?L, если рама треугольной формы Н=1/8?L, если параллельная, трапецеидальная либо полигональная. При всем этом сам уклон верхнего пояса должен быть 1/8?L либо 1/12?L.

Сейчас определяем размеры панелей. Напомним, что панель – это расстояние меж стойками, которую передают всю нагрузку. При этом угол раскоса у различных ферм – различный, и панели им отвечают. К примеру, в ферме с решеткой треугольной формы таковой угол составляет 45 градусов, а с раскосной решеткой – 35 градусов.

И, в конце концов, определяем угол расстановки раскосов, который должен составлять от 35 до 50 градусов, идеально, если 45.

Проверить приобретенное вами значение вы можете с помощью особых программ, которых сейчас много:

Подбор характеристик фермы

Подбирают подходящую конструкцию фермы исходя из формы чердачного перекрытия, угла наклона крыши и подходящая длина просвета.

Так, более удобной для кровли дома считается ферма треугольной формы, которая будет иметь высоту около пятой части длины просвета:

Если же длина просвета будет значимой, от 14 до 20 метров, дайте предпочтение конструкции с идущими вниз раскосами. При всем этом высшая часть фермы обязана иметь панель длиной от 1,5 до 2,5 метров. Так, оба пояса конструкции будет иметь четное количество панелей.

Такие фермы разрешат обойти длинноватых раскосов, что поможет сопротивляться продольному извиву. Хотя обычно для этого приходится делать огромное сечение, утяжеляющее всю конструкцию в пару раз. При всем этом высшая часть фермы разбивается на двенадцать либо шестнадцать панелей, по 2-2,75 метра.

Но время от времени потолок крыши планируется геометрически сложным. В таком случае его среднюю часть приподнимают над опорами либо же используют те же фермы Полонсо. Да, таковой вариант незначительно труднее обыкновенной треугольной формы, но мы убеждены, что вы справитесь!

Даже если фермы Полонсо не подходят, т.к. высота потолка от опор планируется быть еще выше, тогда ставят многоугольные железные фермы, в каких поднят нижний пояс. Так, чтоб прирастить высоту конструкции до 0,23 длины просвета, расположенный понизу пояс делают ломаным.

При угле кровли 6-15° ставят трапециевидные либо асимметричные фермы. Если же вы желаете получить прекрасную внешнюю форму, но при всем этом ровненький потолок, тогда лучше выбрать сегментную.

Тем паче, что на нее израсходуется изрядно меньше материала. И продуктивность сегментной формы вырастает с удлинением просвета:

Что в конечном итоге

Расчет арочных навесов изредка делают стопроцентно — фермы считают только для ответственных либо больших объектов, но никак не для маленьких строений во дворах личных домов. Для таких строений достаточно посчитать снеговую и ветровую нагрузки. Это необходимо, чтоб выбрать подходящую марку профнастила либо вид сотового/профилированного поликарбоната.

Не считая того, делают расчет материалов для арочных навесов из металлопрофиля. Он не так прост, как для обыденных односкатных и двускатных кровель, так как скругленную поверхность необходимо «развернуть» на плоскость. Но это не неосуществимая задачка: необходимо просто подставить значения в формулу либо пользоваться нашим онлайн-калькулятором.

Нужная статья? Сохраните ее в соцсетях, чтоб не утратить ссылку!

Наверх ?

Коллектив oprofnastile.ru

Читайте по теме:

Односкатный навес из профнастила

Подробная аннотация, как сделать раздельно стоящий односкатный навес из металлопрофиля — с чертежами, схемами и пошаговым управлением по монтажу.

Навес для авто из металлопрофиля

Тщательно рассказываем, как выстроить навес для машины из металлопрофиля и профлиста: от выбора марки и покрытия профлиста до чертежей и поэтапного управления по монтажу конструкции.

Как сделать такую ферму без помощи других?

Такие железные фермы сейчас есть возможность заказать на заводе, уже в готовом виде, либо же сделать без помощи других.

Итак, делают их из таких материалов:

• Дюралевые профили легки и подходят для устройства крыши с легким покрытием.
• Железные круглые и профильные трубы веселят огромным выбором сечения, шириной стен и состава сплава. Такие фермы подходят для сотворения крыши хоть какой задумки и трудности.
• Тавровый прокат и швеллер подходят для устройства крыш с особенными нагрузками. Для личного жилищного строения такие фермы употребляются изредка ввиду их значимого веса.
• Из железного уголка либо ЛСТК собирают более обыкновенные и облегченные конструкции. Такие фермы подходят для навеса и строительства хозяйственных помещений.

Хотя, справедливости ради заметим, что конкретно из уголка сейчас строят полностью крепкие двускатные крыши для летнего домика либо гаража. Если, естественно, в вашем регионе не выпадает очень много снега:

Фермы из ЛСТК сейчас интенсивно устанавливают на каркасных домах:

Более пользующийся популярностью сейчас вид железных ферм – сделанные из трубы некруглого сечения. Это округлая, квадратная либо прямоугольная форма в разрезе. Такие трубы создают из стали 09Г2С, Ст3СП и нержавеющей стали.

Для вас будет любопытно выяснить, что вначале форма таковой трубы выходит круглой, и только позже ее деформируют прохладным либо жарким способом в квадратный либо другого вида профиль. Выпускают такие трубы с наименьшими размерами в 15х15 мм либо наибольшие 45х35 см. Качество труб регулирует ГОСТ.

Сама форма трубы впрямую оказывает влияние на область внедрения таких ферм. Так, плоскоовальные – самые гибкие, и из них получаются сложные фермы прекрасных форм. А трубы квадратной и прямоугольной формы безупречны для крепления на плоской поверхности.

Поглядите также, какими осторожными получаются сваренные вручную арочную фермы из квадратной профильной трубы:

Сейчас для производства железных ферм используют два вида профильных труб: горячекатаные и гнутые. Горячекатаные изготавливают из ленты шириной от 0,5 до 5 мм, с сечением в виде прямоугольника либо квадрата. Конкретно таковой материал вы встречаете в большинстве случаев.

Для обустройства железных ферм, заместо профильной трубы, также подходит швеллер – балки в виде буковкы П, тавр в виде Т и уголок в виде буковкы Г. Но посреди всех этих конструкций профильные фермы по весу изрядно легче. Очередное преимущество – с помощью сварки всю эту конструкцию комфортно собирать прямо на месте.

Сейчас комфортно заказывать сборные конструкции либо собирать их еще на земле. Тогда на саму крышу их поднимают уже в готовом виде. Собирать их следует строго по детализированным чертежам от завода.

Для этого для вас пригодятся:

• Болты. Это самый обычной метод, а надежность такового соединения уже находится в зависимости от свойства крепежи и степени его натяжения. Обычно такое крепление делают с помощью особых ключей с длинноватыми ручками либо пневматическими инструментами.
• Сварка. Когда ферма должна получиться очень жесткой и устойчивой, тогда прибегают конкретно к сварке. Все узлы соединяют с помощью заклепок. Но этот способ – для промышленного строительства, а для устройства стропильной системы обыденного дома больше подходит конкретно болтовое соединение.

Собранная ферма на болтах смотрится так:

Саму фабричную ферму изготавливают из таких частей, как стойки, раскосы и пояса. И отлично, если во всех этих элементах заблаговременно проделаны монтажные отверстия. Если нет, тогда детали соединяют меж собой методом прихватки либо с помощью струбцин.

Вот процесс домашнего производства железных ферм с помощью сварки:

Вот очередной мастер-класс производства таковой фермы:

И, в конце концов, в каркасном строительстве сейчас интенсивно употребляются термопрофили из покрытой цинком тонкопрокатной стали.

Сущность вот в чем: по всему пути стропилы размещены сквозные отверстия особенной формы, благодаря которым теплопроводимость железных ферм практически равна теплопроводимости древесного бруса, и никаких мостиков холода.

Т.е. таковой материал для железных ферм стопроцентно перечеркивает те минусы, которые всегда отличали железные фермы от древесных в худшую сторону.

Материалы для профильных труб

Для производства профильных труб, которые могут употребляться в конструкциях ферм, используют разные металлы и сплавы:

• в общем случае – углеродистые стали обычного свойства;
• для ответственных конструкций – высококачественные углеродистые, низколегированные, пореже – коррозионностойкие стали;
• для эксплуатации в средах завышенной злости – из углеродистой стали, покрытой защитным цинковым слоем (покрытой цинком);
• по мере надобности сотворения легких ферменных конструкций – легкие и крепкие сплавы на базе алюминия.

В продажу трубные изделия малых сечений поступают отрезками длиной до 6 м, огромных – до 12 м. Толщину стены и размер сечения выбирают, зависимо от планируемых нагрузок:

• для пролетов менее 4,5 м – 40х20 мм с шириной стены 2 мм;
• 4,5-5,5 м – 40х40 мм с шириной стены 2 мм;
• более 5,5 м – 40х40х3 мм либо 60х30 со стеной 2-3 мм.

Главные советы

Чтоб процедура сотворения конструкции была легкой и не сопровождалась какими-либо сложностями и недочетами, рекомендуется учесть некие советы:

• навес должен владеть скатом с углом от 25 до 30 градусов, а по другому с него не будет сходить снег;
• выбирать следует профильные трубы, стены которых не меньше 3 мм в толщину;
• меж фермами оставляется расстояние, которое не будет превосходить 1,75 м, а по другому листы поликарбоната будут очень провисать;
• требуется, чтоб поликарбонат выходил за границы каркаса приблизительно на 15 см, чтоб на железные элементы не попадали осадки;
• не рекомендуется для креплений листов поликарбоната воспользоваться томными болтами, которые существенно увеличивают вес конструкции;
• во время сварки нужно учесть все правила безопасности, а если совсем отсутствует опыт работы, то идеальнее всего довериться спецам.

Таким образом, фермы для навеса могут владеть различными формами и могут создаваться из различных материалов. Хорошим считается внедрение частей из металла, которые заблаговременно правильно рассчитываются, а только позже привариваются к стойкам и соединяются вместе. Чтоб приобретенная конструкция прослужила долгое время, требуется защитить железные элементы от коррозии особыми составами, также заблаговременно произвести грамотные расчеты. В данном случае навес будет отлично управляться с сильным ветром либо огромным количеством снега.

Источник статьи: https://kryshagid.ru/stropilnaya-sistema/fermy-dlya-navesa-metallicheskie.html

Источник: vsamodelino.ru