5.4. Расчет сварных швов элементов фермы

С их помощью можно перекрывать пролеты любой длины, однако, стоит отметить, что для правильного монтажа необходим грамотный расчет. Тогда при условии качественного выполнения сварочных работ остается только в дальнейшем перенести трубные сборки наверх и смонтировать по верхней обвязке, согласно разметке.

Проекты стальных ферм

Тема конструирования стальных стропильных систем весьма востребованная. И как следствие выкладываю в качестве примеров свои труды по этой теме. Прежде всего отмечу, мои чертежи металлических ферм проходят все этапы расчётов элементов и узлов. А рабочие проекты соответствуют нормам их оформления. К каждой конструкции всегда индивидуальный подход, даже если геометрически схожа со серийным вариантом!

Конечно же данные конструкции входят в состав полного проекта КМ. Потому что, заказывать отдельную ферму могут позволить себе организации в штате у которых есть инженеры.

Заказчикам расчетов стропильных ферм:Стропильная ферма обычно проектируется из профильной трубы по типу Молодечно. Это объясняется тем, что это данный вид прост в изготовлении и облегченный за счёт хорошей работы сечения. Это самый оптимальный вариант хотя доступно выполнять расчёты и проектировать всех видов, форм и пролётов.

Нет разницы она треугольная, односкатная и криволинейная. Имеем ввиду что из парных уголков это прошлый век и экономически не целесообразно. Из двутавра применяются только при тяжелых условиях эксплуатации. Из круглый трубы самая лёгкая из всех возможных, но изготовлении дорогостоящее. ЛСТК актуально только при частом шаге их.

Всегда для больших площадей покрытия кровли — необходимо заказывать работу конструктору, а не проектировщику! Расчёт уникальной геометрии и нагрузки в зависимого от вашего города. Обычно любители берут готовую большую конструкцию и изымают сечения профилей!

При заказе проекта — вы получаете КМ чертежи металлических ферм, с которыми можете обратиться в строительно-монтажную компанию. А можете получить детализированные — КМД, по которым самостоятельно наймя бригаду сварщиков изготовить конструкции и получите экономию как минимум на НДС!

Инструкция для калькулятора расчета треугольной фермы

Введите значения размеров в миллиметрах:

X – Длина треугольной стропильной фермы зависит от размера пролета, который необходимо накрыть и способа ее крепления к стенам. Деревянные треугольные фермы применяют для пролетов длиной 6000-12000 мм. При выборе значения X нужно учитывать рекомендации СП «Деревянные конструкции» (актуализированная редакция СНиП II-25-80).

Y – Высота треугольной фермы задается соотношением 1/5-1/6 длины X.

Z – Толщина, W – Ширина бруса для изготовления фермы. Искомое сечение бруса зависит от: нагрузок (постоянные – собственный вес конструкции и кровельного пирога, а также временно действующие – снеговые, ветровые), качества применяемого материала, длины перекрываемого пролета. Подробные рекомендации о выборе сечения бруса для изготовления фермы, наведены в СП «Деревянные конструкции», также следует учитывать СП «Нагрузки и воздействия». Древесина для несущих элементов деревянных конструкций должна удовлетворять требованиям 1, 2 и 3-го сорта по ГОСТ 8486-86 «Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия».

S – Количество стоек (внутренних вертикальных балок). Чем больше стоек, тем выше расход материала, вес и несущая способность фермы.

Если необходимы подкосы для фермы (актуально для ферм большой протяженности) и нумерация деталей отметьте соответствующие пункты.

Отметив пункт «Черно-белый чертеж» Вы получите чертеж, приближенный к требованиям ГОСТ и сможете его распечатать, не расходуя зря цветную краску или тонер.

Инструкция для калькулятора расчета треугольной фермы

Нажмите «Рассчитать».

Треугольные деревянные фермы применяют в основном для кровель из материалов требующих значительного уклона. Онлайн калькулятор для расчета деревянной треугольной фермы поможет определить необходимое количество материала, выполнит чертежи фермы с указанием размеров и нумерацией деталей для упрощения процесса сборки. Также с помощью данного калькулятора Вы сможете узнать общую длину и объем пиломатериалов для стропильной фермы.

Читайте также:  Виды двускатных крыш для частных одноэтажных домов

Конструирование узлов фермы

Конструирование узлов фермы производится в следующем порядке.

1

Рис. 5.3. Конструирование узла

. Проводятся оси элементов, все оси должны пересекаться в одной точке — центре узла (пересечение осей центров тяжестей).

2. Откладываются расстояния от центра тяжести уголков до полки и ширина полки.

3. Откладывается расстояние между элементом решетки и пояса. Находятся концы раскосов (см. рис.5.3, точки 1 и2). Расстояние определяется согласно [2. *] и назначается в пределах:

где толщина фасонки. Между торцами стыкуемых эле­ментов, перекрываемых накладками, принимается зазор не менее. Уголки обрезаются перпендикулярно к оси.

5. Через концы швов проводятся линии и получается очертание фасонки (на рис.5.4 — штриховая линия). Стороны фасонки должны составлять с уголками угол не менее 15°. Для удобства изготовления две стороны фасонки делают парал­лельными, при этом фасонка увели­чивается.

В рассматриваемом узле это можно сделать двумя способами: либо, сделав параллельными верх­нюю и нижнюю стороны (рис.5.4 сплошная линия), либо боковые стороны (рис.5.5. сплошная ли­ниями).

Во втором решении фасонка проще в изготовлении, так как имеет прямые углы,

Рис.5.4. Конструирование фасонки

(способ 1)

Рис.5.5. Фасонка (способ 2)

зато в первом меньше длина швов крепления фасонки к поясу. Обычно принимают вариант, в котором площадь фасонки (а значит, и расход стали) меньше.

6. Швы решетки фермы заводят на торцы уголков на . За верх­нюю грань пояса Фасонка выпускается на(для размещения). На участках расположения уголков для крепления прогонов фасонка утапливается под верхнюю грань наэти участки не завариваются.

Конструкция нижнего опорного узла показана на рис.5.6.а. Опорная реакция передается через фланец на столик через строганые грани, болты ставятся конструк­тивно.

На рис.5.6.б приведены эпюры напряжений, действующих в шве крепления фасонки, На рис.5.6.в и 5.6.г показаны усилия, действующие в опорном узле.

Очертание фасонки получается, исходя из принципов, изложенных при проектировании промежуточного узла, и размеры ее конс­труктивно увеличиваются до удобной формы с прямыми углами. Ширина фланца назначается из условия размещения двух болтов на минимальных расстояниях. По вертикали болты ставятся на максимальных расстояниях указанных в [2, ]. Опорный столик делается шире, чем фланец на , а толщина столика принимается равной.

Рис.5.6. Конструирование нижнего опорного узла фермы

В

Рис.5.7. Конструирование верхнего опорного узла

ерхний опорный узел приведен на рис. 5.7. Очертания фасонки получаются по общим принципам, размеры фланца определяются чис­лом болтов и минимальными расстояниями между ними. Стенка ко­лонны в центре узла укрепляется ребром жесткости.

К

Рис.5.8. Конструкция верхнего

укрупнительного узла

Рис.5.9. Конструкция нижнего

укрупнительного узла

онструкция укрупнительного узла (в котором стыкуются две отправочные марки) для верхнего пояса приведена на рис.5.8. В месте стыка уголки и фасонка разрезаются и монтажно стык перекрывается тремя накладками – одной сверху и двумя боковыми. Вначале все накладки присоединяются конструктивными (монтажными) болтами, а затем накладываются расчетные швы. Построение узла выполняется в следующем порядке. Наз­начаются размеры зазоров между фасонками и уголками стойки. Из усло­вия размещения болтов (при минимальных расстояниях) находятся разме­ры боковых накладок. Откладывая расстояния, находят положение тор­цов уголков пояса и стойки (точки 1, 2, 3, 4). Откладывая расчетные длины швов обушка и пера у стойки и пера у пояса (точки 5, 6, 7, 8), полу­чают очертания фасонки. Шов обушка пояса передает усилие на фасонку и на накладку пояса и определяет ее длину. Для уменьшения длины нак­ладки пояса в ней делают вырез «ласточкин хвост», в котором размеща­ют часть шва.

Конструкция укрупнительного узла нижнего пояса проектируется ана­логично, в нем горизонтальная накладка делается шире, чем нижний пояс (рис.5.9).

Полезные советы по изготовлению ферм

В случае выбора труб для эксплуатации в сложных условиях надо учесть марку металла. Для использования в холодном климате применяют трубный прокат из низколегированных сплавов, которые проявляют высокую способность к устойчивости к низкой температурой отметке. При большой подверженности к коррозии рекомендовано использовать продукцию с оцинковкой. С целью облегчить конструкции, предназначенные для возведения кровель с уклоном скатов по минимуму, обзаведитесь дополнительными решетками.

Полезные советы по изготовлению ферм

Чтобы снизить массу каркасов для обустройства скатов с углами наклона в диапазоне 15-22°, пояс внизу должен быть ломаным. Если длина прогонов составляет от 20 м, используют каркасы Полонсо из 2-х конструкций треугольной формы с соединением из стяжки. С этим конструктивным способом можно избежать длинного раскоса при монтаже. Дистанция между фермами должна быть не более 1,75 м.

Читайте также:  Балка для опалубки: двутавровая, выравнивающая

Таблица расчета арочной фермы

Ферма – это основа всего покрытия. Для ее установки потребуются прямые стержни, соединяемые в шарнирных или жестких узлах.

Установка арочной фермы

Ферма включает в себя пояса верхнего и нижнего вида, стойки и раскосы. В зависимости от оказываемых нагрузок на все элементы арочной фермы выбирается материал для нее. Нагрузки на сооружение определяются в соответствии с требованиями СНиП. Для чего выбирается схема строения, где указываются контуры поясов фермы. Схема зависит от того функции навеса, его крыши и ее угла размещения.

Таблица расчета арочной фермы

После определяются размеры фермы. Ее высота фермы зависит от кровельного материала и вида фермы — стационарная или передвижная. Ее длина – по желанию. При пролетах между стойками от 36 м рассчитывается строительный подъем — обратный изгиб фермы от ощущаемых нагрузок. После рассчитываются размеры панелей, которые зависят от промежутка между элементами, распределяющими нагрузку на конструкцию фермы. От этого зависит расстояние между узлами. Совпадение обоих показателей обязательно.

Строительный подъем арочной фермы

У арочной фермы направляющим является нижний пояс, выполненный в виде дуги. Профили соединяются ребрами жесткости. Радиус арки может быть любым и зависит от природных условий расположения фермы и ее высоты. От несущей способности конструкции фермы зависит ее качество. Чем выше ферма, тем меньшее снега будет задерживаться. Количество ребер жесткости помогает противостоять нагрузкам. Все детали навеса лучше сварить.

Количество ребер жесткости арочной фермы

Для начала рассчитывается коэффициент μ для каждого пролета пояса верхнего вида — переходящая нагрузка снежной массы на земле на его нагрузку на конструкцию. Для чего нужно знать угол наклона касательных. С каждым пролетом радиус угла становится меньше. Для вычисления нагрузки используются показатели Q — нагрузка от снега на 1-вый узел фермы, и l — длина стержней из металла. Для этого вычисляется cos угла расположения перекрытия.

Таблица общей нагрузки арочной фермы на почву

Нагрузка вычисляется по формуле — произведение l и μ и 180. Соединив все показатели вместе, рассчитывается общая нагрузка арочной фермы на почву и подбираются материалы и их габариты.

Особенности расчета и проектирования трубчатых ферм

Для производства использует сталь, толщиной 1,5 — 5 мм. Профиль может быть круглый или квадратный.

Трубчатый профиль для сжатых стержней наиболее эффективен с точки зрения расхода стали за счет благоприятного распределения материала относительно центра тяжести. При одинаковой площади сечения он имеет наибольший радиус инерции по сравнению с другими видами проката. Это позволяет проектировать стержни наименьшей гибкости и уменьшить расход стали на 20%. Также существенным преимуществом труб считается их обтекаемость. Благодаря этому давление ветра на такие фермы меньше. Трубы легко чистить и красить. все это делает трубчатый профиль выгодным для использования в фермах.

При проектировании ферм нужно стараться центрировать элементы в узлах по осям. Это делается, чтобы избежать дополнительных напряжений. Узловые сопряжения ферм из труб должны обеспечивать герметичное соединение (необходимо предотвратить возникновение коррозии во внутренней полости фермы).

Наиболее рациональными для трубчатых ферм являются бесфасоночные узлы с примыканием стержней решетки прямо к поясам. Выполняются такие узлы с помощью специальной фигурной резки концов, что позволяет минимализировать затрату труда и материала. Центрируют стержни по геометрическим осям. При отсутствии механизма для такой резки сплющивают концы решетки.

Такие узлы допустимы не для всех видов стали (только низкоуглеродистая или другая с высокой пластичностью). Если трубы решетки и поясов одинакового диаметра, то целесообразно соединять их на кольце.

Читайте также:  Двускатная крыша для гаража – описание этапов монтажа

Как сварить каркас своими руками

Односкатный навес является самой простой конструкцией

Далее необходимо сделать несколько шагов:

Как сварить каркас своими руками
  1. Сначала нужно отмерить и нарезать из профильной трубы все силовые элементы конструкции.
  2. Для сборки рамы надо разложить элементы на горизонтальной плоскости и по возможности закрепить струбцинами для защиты от ненужных движений. Прихватите места стыка сваркой, убедившись в соответствии размеров по чертежу, проварите стыки полностью.

    Сборка рамы проводится в несколько шагов

Изготовление ферм

Металлическая ферма — несущая конструкция с зигзагообразно расположенными силовыми элементами между поясами. Существуют различные конструкции ферм, применяемых при постройке навеса из профильной трубы.

Конструкция фермы конкретного навеса может быть разной

Как сварить каркас своими руками

Последовательность изготовления фермы:

  1. Эти элементы свариваются согласно чертежу на горизонтальной плоскости. При этом нужно прижимать их струбцинами сначала на прихватки. Затем, убедившись в правильности размеров, провариваются стыки полностью.
  2. Первая изготовленная ферма будет шаблоном для сварки остальных.
  3. После окончания работ швы нужно зачистить болгаркой, далее просверлить отверстия для крепежа кровли по верхней стороне фермы.

Фермы из профильной трубы делаются по шаблону

Как согнуть трубы

Как сварить каркас своими руками

Для арочных ферм необходимо загибать профильные трубы. Для этого можно воспользоваться ручным или электрическим гибочным станком. Если такового нет, то можно сделать данную работу вручную, одним из нескольких способов.

Надрезка

Проводится загиб следующим образом:

  1. Сначала нужно сделать надрезы болгаркой на верхней грани трубы с шагом 10–15 см (зависит от радиуса планируемой арки).
  2. Теперь можно сгибать трубу от середины, предварительно зажав заготовку в тисках.
  3. В конце необходимо заварить расширившиеся пропилы, а также зачистить швы болгаркой.
Как сварить каркас своими руками

Надрезка является одним из способов загиба профильной трубы

Набивание песком

Метод, который не требует наличия специальных инструментов. Выполняется эта работа следующим образом:

  1. Сначала нужно заварить или забить пробкой один конец трубы.
  2. Теперь можно засыпать песок в полость, забить пробку с другого конца.
  3. Подогреть резаком, гнуть по нужному радиусу.

Видео: как согнуть трубу без трубогиба

Как сварить каркас своими руками

Установка и крепление опор для навеса

Этот этап работ проводится по следующему плану:

  1. Сначала нужно очистить участок, наметить место установки навеса.
  2. Далее надо выкопать ямки (50*50 см, глубиной 70 см) под столбчатый фундамент.
  3. Теперь можно приготовить бетон, смешав цемент, песок и щебень (фракции 5–20) в пропорции 1:2:2.
  4. Залить его в ямки, утрамбовать, вставить закладные. Фундамент нужно оставить на 4–5 дней, прикрыв сверху полиэтиленовой плёнкой. При это каждый день его придётся поливать водой.
  5. Теперь можно приступать к монтажу опор. Их нужно отрезать с запасом 5–10 см, поскольку возможны небольшие неровности площадки.
  6. Выставлять их необходимо поочерёдно, проверяя вертикаль с помощью уровня. Теперь опоры можно приварить к закладным.
  7. Теперь с помощью лазерного нивелира или гидроуровня нужно найти самую низкую точку на опорах, поставить метку на нужной высоте. Её необходимо «перенести» на оставшиеся опоры. Таким образом вы добьётесь того, что все метки будут в одной горизонтальной плоскости.
  8. В конце опоры по меткам нужно обрезать болгаркой.

Схема поможет качественно выполнить работу

Как сварить каркас своими руками

Цена готовых изделий

Помимо того, что фермы можно изготовить самому, их ещё можно купить готовыми. Но, если вы хотите что-то изысканное, то вам будет проблематично сделать покупку, поскольку всё рассчитано под типовые проекты. Если же вы готовы к тому, что вам предложат, тогда соглашайтесь на типовые решения, но будьте готовы переплатить.

Цена готовых изделий

В любом случае, покупать готовый вариант это дорого, поскольку вы переплачиваете до 300%. Никакой трудности в том, чтобы сварить ферму для навеса самостоятельно нет, особенно если вы хотя бы когда-то работали со сварочным оборудованием. Современный инвертор позволяет решать сложные задачи, даже если вы новичок сварочного дела.

Покупайте правильные электроды, не экономьте на металле, смотрите, как делают другие, поскольку сегодня в интернете полно различных вариантов обустройства ферм и навесов, в целом. Помните, что навес без ферм хлипкий и не сможет выдержать нагрузки снега в зимнее время.