Строительство Севастополь

Строительство в Севастополе — сообщество мастеров строителей и отделочников

 

КАК СДЕЛАТЬ НАВЕС СВОИМИ РУКАМИ: расчет ферм. Расчет фермы из профильной трубы калькулятор онлайн


Фермы из профильной трубы - надежные конструкции

 

Фермы из профильных труб имеют много преимуществ. С их помощью в наши дни строят жилые дома любых конфигураций, гаражи, а также некоторые приусадебные конструкции. Используют их, в том числе, и для создания парников. По своей себестоимости фермы обходятся владельцам участков совершенно не дорого. Их быстро конструировать и крепить к несущим элементам. Для надежного крепления данной конструкции понадобится качественный профиль, сварочный аппарат, болгарка и внимательность при проектировке.

У каждого, кто решил использовать такой тип конструкции на своем сооружении, должен быть четкий план, состоящий из:

  • Выбора правильного профиля;
  • Четкого расчета фермы;
  • Правильного расположения перемычек;
  • Надежного монтажа.

Фермы из профильной трубы: конструкции, расчет и изготовление

По своей сути, ферма является уникальной конструкцией, связующей опорные элементы и образующая в результате готовый каркас. Среди специалистов она считается простой архитектурной металлоконструкции. Такая конфигурация отличается большим количеством преимуществ:

  1. Прочность всего каркаса и отдельно самой фермы;
  2. Высокие эксплуатационные характеристики;
  3. Приемлемая стоимость с учетом цен на трубы и расходные материалы;
  4. Отличная устойчивость к внешним воздействиям, деформации.

Фермы из профильной трубы получили большую популярность благодаря тому, что они идеально подходят для создания прочных опор под любой вид кровли. При этом на данные показатели не влияет вес кровельных материалов.

Стропильные фермы могут иметь совершенно разную форму конструкции и произвольные раскосы. К примеру, для приусадебных построек используют односкатную форму. Ее просто монтировать, и выдерживает такая конфигурация самые различные нагрузки. Двускатные образцы больше подходят для гаражей и домов.

Также по форме отличают арочную ферму. Она имеет выпуклую форму и считается одной из самых прочных.

Для правильного расчета ферм необходимо следовать определенным правилам.

Изготовление ферм не займет много времени. Все начинается с выбора качественного материала. Он и будет определять долговечность всего сооружения. Соединение всех металлических частей используют прихватки, а также специальные спаренные уголки.

Уголки с равными сторонами монтируются только в случае сопряжения деталей.

Стойки крепятся под углом в 90 градусов, а раскосы – 45 градусов.

Пример готовой конструкции фермы

Требования к расчету профильной трубы для строительства фермы

Основные требования:

  • Расчеты производятся при использовании всех замеров длины конструкции и угла наклона кровельного материала. Подготовка фермы должна начинаться только после снятия четких замеров показателей.
  • Точные размеры зависят от многих факторов. Определенная разновидность конструкции будет определена исходя из веса всего изделия, нагрузки, высоты расположения кровельного материала, а также способов его перемещения. Только длину заготовки определяет угол наклона крыши.
  • В расчеты изначально необходимо включать опоры и четко определять их пояса. Длина имеет значение. Контуры также зависят от уклона и вида конструкции.

В основном за это отвечает два законодательных документа, которые определяют порядок расчета. Один вмещает информацию о нормах воздействия и допустимых нагрузках, а другой поможет определиться с типом стальной конструкции. С их помощью расчет фермы из профильной трубы можно осуществить быстро и максимально корректно.

Самое главное, что необходимо учесть – расчет производится по принципу экономии. После определения высоты пролета, длины и угла наклона всей конструкции расчет заканчивается последним пунктом – установлением оптимального расстояния между всеми комплектующими частями. Нагрузка пролета влияет на количество материала и его расположение.

Проведение расчета арочной фермы из профильной трубы

Определить оптимальные значения сооружения можно на конкретном примере арочной фермы. Длина конструкции составляет 600 см. Каждый участок располагается на расстоянии в 105 см друг от друга. Высота арочного перекрытия равна 300 см. Стрела нижнего пояса в таком изделии будет равна 130 см. Радиус окружности внизу будет составлять 410 см. По условиям вычисления между радиусами угол составляет 105.9776˚.

Обозначения:

mн – длина профиля, который необходим для прокладки нижнего яруса;

π – постоянное значение;

R – радиус.

Чтобы вычислить необходимый показатель специалисты используют определенную формулу:

mн=π×Rα/180

В результате получается следующее вычисление:

mн=3,14×4,1×106/180 = 758 см.

Следует заметить, что шаг между точками по углам будет равняться 55 см.

Наглядный пример демонстрирует, что фермы из профильной трубы рассчитываются достаточно просто и быстро.

Пример расчета

Обучающее видео с правилами расчета.

Особенности конструкции фермы из профильной трубы

Профильные трубы, из которых изготавливают фермы, прочны, а поэтому имеют отличительные характеристики. Особенности всех конструкций распределяются на несколько основных факторов.

Количество поясов и показатель нагрузки считаются  критически важными показателеми.

По данным характеристикам фермы делятся на:

  1. Тип конфигурации, в котором все элементы расположены в одной плоскости;
  2. Тип, при котором отдельные части пролета располагаются в двух или более ярусах.

Обе конструктивные особенности являются устойчивыми и могут выдерживать предельные нагрузки, угол наклона при этом, может быть произвольным. Но для обеспечения сооружению большего срока службы рекомендовано использовать второй тип. Он надежнее.

Фермы из профильной трубы также проектируются в зависимости от контуров и их форм. Как уже было сказано ранее, по последнему критерию конструкции делятся на односкатные, двускатные, прямые, а также в форме арки. Каждый из образцов используется для различных целей.

К примеру, изделия, имеющие параллельный пояс идеально подходят для кровли мягкого образца. Опора при этом достаточно проста и все ее части являются идентичными. Ее проще всего монтировать, поскольку этот процесс не требует особых знаний.

Односкатные металлические фермы наилучшим образом подходят для крепления жесткой кровли при необходимом значении высоты.

W-образная ферма

Виды ферм из профильной трубы

Существует много различных образцов ферм, которые позволяют реализовывать самые разнообразные конструкторские решения.

  • Первой, и самой распространенной разновидностью являются треугольные формы металлоконструкции. Это классический вид заготовки, подходящий для сооружений разного рода предназначения. Для того чтобы подобрать оптимальное сечение труб в таком образце, необходимо учитывать характеристики дальнейшей эксплуатации конструкции, и ее номинальный вес. Также учитывается длина. Преимуществом таких изделий считается прочность, простота в монтаже и постоянное поступление естественного освещения через треугольные каркасы.
  • Вторым по популярности является тип полигональных ферм из профильной трубы. Такая конфигурация незаменима в больших помещениях. Когда необходимо спроектировать большое здание или навес, именно полигональные изделия соответствуют всем требованиям. Единственным минусом таких сооружений считается сложность в их сваривании. Несмотря на привычный угол наклона, необходимо использовать определенный принцип и технику сваривания. А это не подходит для облегченных конструкций.
  • По характеристикам прочности не уступает предыдущим типам и ферма, имеющая параллельные пояса. Отличительной особенностью такой металлоконструкции является то, что все стержни, решетки и пояса у нее одинаковой длины. Она считается самой простой в расчетах.
  • Также надежный вид фермы – односкатная трапециевидной формы. Такие фермы опираются на колонны. По своим характеристикам жесткости данному типу нет равных.

Виды ферм

Основная конструкция фермы из профильной трубы

Опытные специалисты могут собрать фермы из профильной трубы быстро. Для этого необходимо дать точные размеры и чертежи металлоконструкции. Но, если задача состоит в экономии бюджета на построение, монтаж можно выполнить самостоятельно. Для этого нужно, прежде всего, собрать основную конструкцию.

Для того чтобы ее создать используют преимущественно прямоугольные или квадратные металлические изделия. Они позволяют всей заготовке оставаться прочной на протяжении всего срока эксплуатации. В придачу к этому основную конструкцию из квадратного профиля проще крепить к основанию.

Первым этапом с использованием чертежей и расчетов свариваются все металлические части непосредственно самой фермы. Это выполняется на земле или в подготовленном помещении с ровными полами. Проверяется длина и ширина изделия.

После этого следует этап установки и фиксации опорных элементов, расположенных вертикально. Их правильная установка определяет надежность всей металлоконструкции. Для проверки можно использовать отвес. Он покажет, насколько точно удалось закрепить несущие опоры.

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.

Пример соединения

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:

 

viascio.ru

Пять бесплатных программ для разработчика металлоконструкций

Проектирование металлических конструкций – одно из важнейших направлений строительной деятельности. Для определения требуемых параметров профилей используется дорогостоящее лицензионное программное обеспечение, требующее наличия профильного образования и навыков работы с конкретным программным комплексом.

При этом бывают ситуации, когда нужно сделать чертеж «на коленке», подобрать нужный прокат, подсчитать вес балки для определения стоимости и заказа металла. В тех случаях, когда воспользоваться специальными программами нет возможности, удобными помощниками при расчете металлоконструкций могут стать бесплатные онлайн- и десктоп- программы:

 

  • калькулятор металлопроката Арсенал;
  • онлайн калькулятор Metalcalc;
  • онлайн-программа sopromat.org для расчета балок и ферм;
  • расчет балок в Sopromatguru онлайн;
  • desktop-программа «Ферма».

1. Калькулятор металлопроката Арсенал

Компания Арсенал предоставляет всем желающим возможность сэкономить свое время, воспользовавшись фирменной десктоп-программой для подсчета  теоретического  веса металлического профиля любых видов, в том числе – из черной и нержавеющей, а также - из цветного металла. На сайте доступна и онлайн-версия программы.

Для того чтобы выполнить расчет профиля нужно ввести информацию о толщине металла, длине отрезка, высоте и ширине. Можно также выбрать марку прокатного профиля из сортамента и задать требуемую длину. В этом случае программа определит его габаритные размеры и вес автоматически.

2. Онлайн-калькулятор металлопроката Metalcalc

Онлайн-калькулятор Metalcalc  - удобный ресурс для определения веса и длины металлопроката. При задании основных технические параметров изделия (номер сортамента или габаритные размеры профиля, его длина) программа определит его вес. Расчеты выполняются на основании действующих ГОСТов и отличаются максимальной точностью.

Программа имеет также и функцию обратного пересчета. Если указать массу и типоразмер профиля – сервис высчитает его длину. Ресурс абсолютно бесплатен и удобен в использовании.

3. Бесплатная онлайн-программа sopromat.org для расчета балок и ферм

На сайте Sopromat.org представлена бесплатная онлайн-программа для расчета балок и ферм методом конечных элементов. Расчет может быть выполнен, в том числе, для статически неопределимых рам.

Сервис может быть полезен как студентам для выполнения курсовых работ, так и практикующим инженерам для определения параметров реальных металлоконструкций. Онлайн-ресурс позволяет:

 

  • определить перемещения в узлах;
  • рассчитать реакции опор;
  • построить эпюры Q, M, N
  • сохранить результаты расчетов и схему нагрузок;
  • экспортировать результаты в формат чертежа DXF.

На сайте всегда находится самая свежая версия программы. Имеется версия Mini для скачивания и работы на мобильных устройствах. Мобильная программа обладает всеми преимуществами полноценной версии.

4. Расчет балок в Sopromatguru

Sopromatguru – частично бесплатная онлайн-программа, служащая для расчета балок. Ресурс подходит как для выполнения курсовых работ студентами, изучающими сопромат и строительную механику, так и для инженеров, задействованных в реальных проектах. На данном онлайн-сервисе можно:

 

  • рассчитать статически определимую систему;
  • определить перемещения в узлах;
  • рассчитать реакции опор;
  • построить эпюры реакций опор;
  • сохранить ссылку на результаты расчетов.

В ближайшее время авторы планируют добавить в программу функцию расчета ферм. На сегодняшний день онлайн-ресурс позволяет бесплатно задать параметры балки, опоры, нагрузки и получить эпюру. За получение доступа к подробному расчету авторы программы просят перечислить символическую оплату. Стоит отметить, что онлайн-сервис красиво оформлен и оборудован понятным интерфейсом.

5. Бесплатная desktop-программа «Ферма»

Небольшая программа Ферма позволяет рассчитать плоскую статически определимую ферму и сохранить результаты. Для начала работы необходимо задать геометрические параметры фермы (размеры стержней, высоты, положения раскосов, нагрузки).

Расчет выполняется по методу вырезания узлов. Определяются усилия в стержнях фермы, а также реакции опор. Максимальное число панелей фермы – 16, число нагрузок – не более 20.   Программный комплекс может также применяться и для расчета статически неопределимых ферм.

maistro.ru

КАК СДЕЛАТЬ НАВЕС СВОИМИ РУКАМИ: расчет ферм

Металлические навесы — это простое и разумное решение для гаража, дома, приусадебного участка. Навесы недороги и быстры в исполнении. Несмотря на видимую сложность изготовления, сделать навес своими руками способен каждый, кто обладает небольшими знаниями в математике и имеет навыки сварки и резки.

В прошлой статье мы рассмотрели способы расчета размеров навесов — важный момент, который определяет количество, вид материала и тип ферм (основу конструкции навеса).

Для металлокаркаса используются профильные металлические трубы различного сечения. Есть несколько общих рекомендаций при выборе труб:

  • для малогабаритных навесов (до 4,5 м шириной) применяется трубный материал сечением 40×20×2 мм;
  • если ширина до 5,5 м, рекомендованы параметры 40×40×2 мм;
  • для навесов более значительных размеров советуют брать трубы 40×40×3 мм, 60×30×2 мм.

Из труб и изготавливаются фермы — конструкции, связывающие лаги и столбы опоры и определяющие ширину и генеральные размеры навеса. Несущая способность металлических ферм позволяет использовать самые разнообразные кровельные материалы, даже металлические листы.

Ферма состоит из следующих элементов: верхний пояс; нижний пояс; стойка, перпендикулярная к оси; подкос (или раскос), наклонный к оси; вспомогательный опорный раскос (шпренгель).

Системы решеток ферм бывают разными. Для соединения используются косынки, парные материалы, клепки, сварные швы.

Также фермы делятся по типам очертания их поясов:

Одни системы проще в монтаже, другие экономичнее по расходу материалов, третьи легче по устройству опорных узлов.

КАК РАССЧИТАТЬ ФЕРМУ?

Для обеспечения надежности и прочности металлического навеса любых размеров понадобится произвести расчет. Это позволит определить, какие фермы следует использовать, и как их нужно будет варить. Звучит сложно, но в действительности все довольно просто.

Чтобы сделать расчет фермы для навеса, необходимы:

• калькулятор или специальное программное обеспечение;• СНиП 2.01.07-85 (воздействия, нагрузки).• СНиП П-23-81 (данные по стальным конструкциям).

Выбор конструкции ферм навесов из профильной трубы связан с уклоном проектируемого сооружения. Есть три возможных варианта:

  • от 6°до 15°;
  • от 15° до 22°;
  • от 22° до 35°.

Если угол конструкции небольшой – до 15 градусов, то следует использовать фермы трапециевидной формы. При этом обеспечить уменьшение веса можно, если принять высоту за 1/7 или 1/9 от общей длины для пролета. В чертеже необходимо учесть: чем меньше уклон навеса, тем меньше его общая высота. Параметр особенно актуален, если в стене дома предусмотрены окна и дверные проемы.

Если навес будет иметь сложную геометрическую форму, то в средней части его надо приподнимать над всеми опорами. Часто используются фермы Полонсо (конструкция из двух треугольных ферм, которые соединяются затяжкой.). Но когда требуется большая высота конструкции, стоит сделать многоугольную ферму, чей нижний пояс будет приподнятым.Чаще всего используется конструкция для односкатного навеса с небольшим уклоном, где ферма имеет асимметричную форму.

Когда угол уклона превышает 20°, высота должна составлять 1/7 часть от общей длины пролета. Последний достигать 20 м. Для повышения конструкции нижний пояс делается ломаным. Тогда увеличение составит до 0,23 длины пролета. Для вычисления нужных параметров пользуются табличными данными.

Сделать расчет фермы при уклоне в 22-30 градусов можно с помощью специальной онлайн-программы. Обычно такой угол используется для железа, шифера и других подобных материалов. Ферма в данном случае должна иметь треугольную форму с высотой в одну пятую от длины всего пролета. Вес такой фермы относительно небольшой.

ПАРАМЕТРЫ БАЗОВЫХ УГЛОВ

Чтобы понять, как рассчитать ферму из профильной трубы, обязательно выяснить параметры базовых узлов. Например, размеры пролета обычно должны быть указаны в техническом задании. Число панелей, их габариты назначаются предварительно.

В процессе планирования шага ферм следует учитывать, что максимально возможное расстояние между трубами навеса составляет 1,7 м.

Вычислим оптимальную высоту (Н) в середине пролета.

  • Если пояса параллельные, полигональные, трапецеидальные, Н=1/8×L, где L – длина фермы. Верхний пояс должен иметь уклон около 1/8×L либо 1/12×L.
  • Для треугольного типа, в среднем, Н=1/4×L или Н=1/5×L. Раскосы решетки должны иметь наклон примерно 45° (в пределах 35°-50°).

Чтобы навес был надежным и долго прослужил, его проект требует точных вычислений. Уже после расчета закупаются материалы, в дальнейшем монтируется каркас.

ПРИМЕР РАСЧЕТА ФЕРМЫ:

При расчете необходимо учитывать:

  • Постоянные нагрузки (фиксированный вес обрешетки, кровли и прочих материалов).
  • Переменные нагрузки (воздействия климатических факторов: ветер, осадки, в том числе снег).
  • Особый тип нагрузок (есть ли сейсмическая активность в регионе, штормы, ураганы и подобное).

Эти данные есть в справочной литературе и СНиП.

Итак, допустим, что планируется сооружение навеса с уклоном в восемь градусов, при пролете в 4 м 70 см и с шириной в 9 м. Снеговые нагрузки для региона находятся на уровне 84 кг/кв.м.

  • общий вес фермы будет составлять около 150 кг (берем небольшой запас на прочность), при этом вертикальная нагрузка составит 1,1 тонну на одну стойку с высотой в 2 м 20 см;
  • одним своим концов ферма опирается на кирпичную стену строения, другим – на опорную колонну навеса при помощи анкеров. Труба для фермы берется квадратного сечения 45*4 мм, так как в данном случае с ней удобнее работать, а прочность будет оптимальной;
  • самым лучшим решением является использование ферм с параллельными поясами, высота каждой будет равна 40 см. Для раскосов лучше брать трубу с сечением 25*3 мм, а для нижнего и верхнего пояса – 35*4 мм. Все элементы будут привариваться друг к другу, поэтому толщина стенки тут рекомендуется в четыре миллиметра.

При выполнении расчетов применяются такие данные, как:

  • расчетное сопротивление для стали Ry= 2.45 Т/см2;
  • коэффициент надежности – 1;
  • пролет для фермы – 4,7 метра;
  • высота одной фермы – 0,4 метра;
  • количество панелей для верхнего пояса фермы – 7;
  • крепление улов – через один.

Если используется простая ферма домиком размерами 6х8 м, то расчеты будут такими:

  • Шаг между столбиками для опоры — 3 м;
  • Количество металлических столбиков — 8 шт;
  • Высота ферм под стропами — 0,6 м;
  • Для устройства обрешетки крыши понадобится 12 профильных труб с размерами 40х20х0,2 см.

Все необходимые данные предоставляются в справочниках, но специалисты рекомендуют выполнять такие расчеты только с использованием специальных расчетных программ.

Расчет размера навеса >>>

Работа с поликарбонатом и монтаж навеса >>>

kuban-trubogib.ru