🔨 Фермы из профильной металлической трубы: советы и расчеты

Металлические фермы для навесов обычно изготавливаются из стальных профилей. Они бывают различных форм поперечного сечения: эллиптические, квадратные и, чаще всего, прямоугольные.
Типы ферм можно разделить на две категории: фермы, в которых все элементы закреплены в одной плоскости, и конструкции с подвесной структурой (включая верхние и нижние хорды).
Конструкции подразделяются по таким характеристикам, как нагрузки, требуемые от профиля, уклон системы, тип расположения перекрытий, длина пролета и степень наклона. В зависимости от этих факторов фермы могут быть следующими

1. конструкции с уклонами от 22 до 30 градусов. Требование к устойчивости ферм такого плана заключается в том, что высота не должна превышать 1/5 от общей длины. Обычно, следуя этому принципу, высота рассчитывается путем деления планируемой длины ангара на 5. Такой уклон выбирается, когда необходимо добиться относительной легкости системы.
Если общая длина конструкции превышает 14 м, то опорные колонны следует размещать сверху и снизу. В то же время в верхней части устанавливаются панели длиной 150-250 см. В итоге получится две хорды и четное количество панелей.

Чертеж решетчатой фермы из секционных труб
Форма и количество ферм будет зависеть от типа и размера конструкции и предполагаемых нагрузок на крышу.
Полезная информация При строительстве балок с пролетами более 20 м необходимо устанавливать подрамники для поддержки дополнительных колонн.
Также часто используется треугольная конструкция с шарнирными соединениями, называемая фермой полонсо. Фермы с профилем Полонсо считаются очень легкими, что позволяет избежать раскосов чрезмерной длины.

2. 15-22 градуса считается номинальным уклоном крыши. Этот вариант рассматривается для конструкций с конечными пролетами не более 20 метров. Эти наклонные фермы относятся к типу, где высота составляет 1/7 от общей длины. Если требуется дополнительная высота, нижняя хорда должна быть сконфигурирована по секциям.

3. конструкции с минимальным уклоном не более 15 градусов. Если планируемый угол наклона фермы составляет до 15 градусов, лучшим выбором будет трапециевидная конструкция. Расчет высоты производится в каждом конкретном случае, в зависимости от конкретного угла наклона крыши и назначения ангара. Высота варьируется от 1/7 до 1/12 длины.

Для трапециевидных ферм оптимальная длина металлических панелей составляет 1,5-2,5 метра. Если на чертеже не изображен подвесной потолок, стойки можно заменить треугольной решеткой.

Что касается формы конструкции, фермы из профильной трубы бывают следующих типов:
-односкатная;
-двускатная ;
-прямая;
-арочная.

Последний тип, арочная ферма, является наиболее распространенным. Для обеспечения достаточной прочности они покрываются поликарбонатным листом. Навес арочной конструкции должен быть рассчитан очень точно, чтобы вес распределялся по профилю как можно более равномерно. Арочные фермы также могут быть изготовлены из обычной профильной трубы и сварки.

Арочные фермы можно использовать для изготовления полукруглых крыш из поликарбоната.

Расчет ферм из стальных профильных труб

Механизм расчета и вычерчивания ферм из профильных труб включает в себя несколько важных этапов.
Во-первых, рассчитывается длина ангара (гаража, сарая или другого помещения, планируемого к строительству). От этой цифры будет зависеть высота стального каркаса. Другими словами, угол наклона крыши напрямую определяет длину конструкции.
Затем выбираются контуры профильных балок. Выбор определяется использованием ангара, перекрытием крыши и углом наклона.
После того как известны все размеры металлоконструкции, необходимо определить, можно ли транспортировать фермы на площадку для строительства на месте.
Если длина ангара составляет от 12 до 36 метров, необходимо подготовить конструкцию для подъема крыши.
Рассчитайте размеры панелей. Расчет основывается на нагрузках, действующих на конструкцию на постоянной или периодической основе. Если ферма треугольная, номинальный угол наклона составляет 45 градусов.
Определите расстояния между всеми узлами и подготовьте чертеж фермы из профильной трубы на основе измерений и расчетов.
Полезная информация Для более точных расчетов строительства арочных ангаров из профильной трубы рекомендуется использовать строительный калькулятор. Вообще, сейчас редко кто выполняет такие расчеты вручную, а точность расчетов можно получить, используя специализированную программу для архитекторов на ПК. Чертежи ферм могут быть выполнены вручную или с помощью компьютерных программ

Расчет арочных ферм с профильными трубами

Рассмотрим конкретный пример расчета для арочного навеса. Фермы расположены на расстоянии 1,05 м друг от друга, нагрузки сосредоточены в узлах. В нашем случае высота арки не должна превышать 3 м.Мы рекомендуем высоту фермы 1,5 м, которая, по нашему мнению, является более эстетически привлекательной и прочной. Пролет между стойками составляет 6 м (L), стрела нижнего уровня - 1,3 м (f). Окружность нижнего уровня имеет радиус 4,1 м (r). Угол между радиусами равен . = 105,9776°.

Длина профиля от нижней хорды рассчитывается по формуле

mn = . *Ra/180.

В ней mn - длина профиля от нижней хорды, R - радиус окружности, A - угол между радиусами, . и . - константы.

Результат

mn = 3,14 x 4,1 x 106 / 180 = 7,58 (м).

Расстояние между узлами конструкции в нижней хордовой части должно составлять 55,1 см, а расстояние между узлами в крайней части рассчитывается отдельно. Для удобства монтажа значения могут быть округлены до 55 см, но расстояние между узлами не должно быть увеличено.

Расчет навесов меньших размеров допускает количество пролетов в районе от 8 до 16. В самом маленьком случае длина стержней составит 95,1 см, а шаг между шнурами - от 87 до 90 см. При максимальном количестве пролетов шаг будет составлять 40-45 см.

Требования к расчету профильных труб для фермовых конструкций

При выборе проката, особенно для больших навесов, в качестве ориентира можно использовать данные, приведенные в СНиП.

07-85 - Данные о взаимодействии снеговых нагрузок с весом других частей конструкции.
P-23-81 - Алгоритм работы с профилированной сталью.
Схемы секционных трубных ферм
Навес стены также подвергается нагрузкам и должен быть рассчитан на накопление снега в зимний период.

Представленные предписания помогут быстрее сориентироваться в выборе типа фермы, угла и сечения ската крыши, а также размера профильной трубы на опорах здания.

Важно. На выбор также будет влиять местность и количество осадков в зимние месяцы.
Например, рассмотрим случай настенного навеса размером 4,7 х 9 метров. Передняя часть будет опираться на колонны, а задняя часть будет прикреплена к наружной стене дома. Он будет построен в южной части страны, например, в Краснодарском крае. Информацию о снеговой нагрузке для каждого региона можно найти в интернете, в нашем случае она составит 84 кг/м2. Оптимальный уклон крыши для маркизы такого размера - до 8 градусов.

Вес одного столба высотой 2,2 м составляет 150 кг, а вертикальная нагрузка - почти 1,1 т. Круглые (эллиптические) отрезки профильных труб для этих целей не подходят, минимальный показатель для квадратных профильных труб - отрезки с толщиной стенки 45 мм и 4 мм. Однако если немного модернизировать конструкцию, введя два параллельных шнура с диагональными решетками, то можно взять профили с сечением 25 мм и толщиной стенки 3 мм. Если фермы с профильными трубами имеют высоту 40 см, то для шнуров следует использовать профильные трубы квадратного сечения 35 мм и 4 мм соответственно.

Чтобы легко рассчитать фермы из профильных труб для навесов, можно воспользоваться соответствующей таблицей сечений и толщины стенок в ГОСТ 30245.

Схема фермы из профильных труб в поперечном сечении
Чтобы конструкция не разрушалась от коррозии, для труб, лежащих в ее основе, следует выбирать легированную сталь.

Металлические трубы, из которых состоит арочный навес, следует приобретать высокого качества, предпочтительно из легированной стали. Высокое содержание углерода надежно защитит металл от воздействия природных факторов и окружающей среды.

Рекомендации по расчету металлических ферм из секционных труб

В конструкции ферм есть свои тонкости.

Можно построить навес с дополнительной решеткой, чтобы уменьшить вес конструкции (при условии минимального уклона крыши).
Раздельные нижние хорды используются для размещения крыш со средним уклоном.
Расстояние между отдельными фермами не превышает 175 см.
При изготовлении и сварке металлических ферм с профильной трубой необходимо соблюдать следующее

Элементы ангара соединяются прихваточными сварными швами и парными уголками.
Нижние синусные секции должны быть сварены равными углами.
Каркас верхних ферм из сайдингового материала должен соединяться с помощью двутавровых балок. Длина двух сторон разная, и соединение выполняется на более короткой стороне.
Для распределения нагрузки швеллеры используются попарно, а перекрывающие пластины свариваются вместе. Этот метод соединения используется, когда необходимо увеличить длину навеса.
Во время работы качество каждого сварного шва строго проверяется. В конце процесса сварки каждый шов должен быть зачищен.
При необходимости навес можно покрыть антикоррозийной краской. Для легированной стали дополнительная покраска не требуется.
Каркас из профильной трубы - идеальная основа для домашних и коммерческих зданий. Расчеты навесов требуют много времени и должны выполняться специалистом, только тогда можно реализовать надежный план будущего строительства.