Как сварить ферму из профильной трубы чертежи

В частном домостроении конструкции такого типа используются крайне редко. В основном они монтируются при возведении разного рода производственных, складских и хозяйственных зданий большой площади. В личных хозяйствах такие фермы из уголка сваривают обычно только при сборке каких-нибудь малых металлических архитектурных сооружений, к примеру, беседок или навесов.

Что учитывать при постройке

При сварке и монтаже навеса возле одной из стен здания, длину и ширину опорной конструкции лучше сделать несколько короче. Такая операция позволит обеспечить выпуск укрывного материала и сток дождевой воды в желоба. Еще одно преимущество способа – это экономия более 2-х м профильной трубы на каждой ферме.

Самый низкий срез навеса должен быть высотой не менее 2,2 м. При заезде газели, высоту следует увеличить до 2,6 м. Величина самого высокого места зависит от фантазии и возможностей бюджета.

Но следует учесть одно правило кровельщиков. Угол наклона ската крыши не должен превышать 120, поэтому общая высота конструкции должна быть менее 4-х м.

При расположении и выборе места, следует обязательно учитывать основные направления ветров и количество осадков характерных для региона.

В зависимости от этих значений подбирают размеры полок основного профиля для сварки, трубы на стойки и квадрата на раскрепления. Для основных частей навеса из профильных труб подготавливают отдельный чертеж со всеми размерами, местами раскреплений и жесткостей.

Вариантов формы крыши навесов довольно много – односкатные, арочные, двускатные (домиком), сложные. Каждая конструкция имеет свои минусы и плюсы.

Самая распространенная – односкатная крыша, сварка которой не представляет трудностей. Угол наклона фермы не должен быть менее 8%. При несоблюдении этого значения на крыше навеса в зимнее время будет собираться снег, и такой козырек долго не прослужит.

Признаки нулевого стержня

Нулевым называют стержень, в котором усилие равно нулю. Выделяют ряд частных случаев, в которых гарантированно встречается нулевой стержень.

  • Равновесие ненагруженного узла, состоящего из двух стержней, возможно только в том случае, если оба стержня нулевые.
  • В ненагруженном узле из трёх стержней одиночный (не лежащий на одной прямой с остальными двумя) стержень будет нулевым.

Рисунок 7

  • В трехстержневом узле без нагрузки усилие в одиночном стержне будет равно по модулю и обратно по направлению приложенной нагрузке. При этом усилия в стержнях, лежащих на одной прямой, будут равны друг другу, и определятся расчётом N(3) = -P, N(1) = N(2).
  • Трехстержневой узел с одиночным стержнем и нагрузкой, приложенной в произвольном направлении. Нагрузка P раскладывается на составляющие P’ и P» по правилу треугольника параллельно осям элементов. Тогда N(1) = N(2) + P’, N(3) = -P».

Рисунок 8​

  • В ненагруженном узле из четырёх стержней, оси которых направлены по двум прямым, усилия будут попарно равны N(1) = N(2), N(3) = N(4).

Пользуясь методом вырезания узлов и зная правила нулевого стержня, можно проводить проверку расчётов, проведённых другими методами.

Какие еще типы могут монтироваться

При возведении малых архитектурных форм и небольших построек собирают обычно именно арочные или треугольные фермы из одиночного уголка. При возведении зданий большой площади могут монтироваться также конструкции этого типа:

  • с параллельным поясом (прямоугольные) — самый экономичный вариант, монтируемый из идентичных элементов;
  • полигональные — аналог ломаной двухскатной крыши;
  • трапециевидные;
  • сегментные — по форме похожи на арочные, но при этом имеющие более сложную конструкцию.

Односкатные фермы из уголков всегда имеют треугольную форму.

Как сделать раздвижную крышу

Перед тем как сделать сдвижную крышу своими руками следует сделать вначале её проект. Подобрать тип конструкции, т. е. решить для себя вопрос, как будет открываться сама крыша – по направляющим, выходя за границы дома или иметь куполообразную форму и открываться сегментами. В том и другом случае потребуется опыт и знания, чтобы сделанная крыша не вызывала в процессе эксплуатации различных проблем.

Читайте также:  Как сделать ломаную крышу своими руками пошагово

Сооружение таких крыш занятие довольно сложное и здесь опытом обычного строителя не обойтись. Нужны еще знания механики, поэтому легче обратиться за помощью к специалистам.

При проектировании сдвижной крыши следует выбрать систему передвижения крыши – откатывание всей конструкции, поднимание всей кровли или её частей, или их перенос. В любом случае понадобятся комплектующие для сдвижных крыш, в состав которых должны входить прочные направляющие, ролики и средства крепления. Кроме этого следует предусмотреть способ передвижение крыши:

  • ручной, используя лишь физическую силу домовладельца;
  • полуавтоматический, с использованием лебедки, талей;
  • электрические подъемники.
  • При установке электрических устройств для сдвига или подъема крыши, следует предусмотреть аварийный вариант, на случай отключения электричества.

Собственными силами можно попытаться сделать сдвижную крышу над теплицей, домашним бассейном или другими небольшими строениями. И в этом случае перед домовладельцем встанет вопрос:

  • тип самой конструкции сдвижной крыши;
  • выбора материала для покрытия;
  • какой температурный режим должен поддерживаться в помещении под сдвижной крышей;
  • периодичность, с которой она будет открываться;
  • выбор системы и механизмов сдвига или открывания кровли.

В настоящее время для таких крыш широко применяется разного цвета поликарбонат, который помогает гармонично вписывать эти конструкции в ландшафт участка и всего комплекса построек. Кроме этого поликарбонат легко моется и чистится, и обладает хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами.

Виды профильных труб

Для выбора определённого варианта стальной конструкции необходимо определиться с видом профильной трубы, которые сильно отличаются размерами, ГОСТами, конфигурацией и могут иметь

следующие формы:

  • квадратная труба с одинаковым соотношением размеров всех сторон;
  • прямоугольная труба с различными размерами сторон;
  • овальные трубы, отличающиеся дороговизной, что обусловлено трудоёмкостью изготовления.

Очень важно правильно рассчитывать параметры профильных труб, из которых будет состоять конструкция фермы:

  • для небольших сооружений с шириной не более 4, 5 метра оптимальные размеры составляют 4 x 2 x 0,2 сантиметра;
  • конструкции с шириной не более 5,5 метра обустраиваются трубами с размерами 4 x 4 x 0,2 сантиметра;
  • для конструкций, с шириной более пяти метров, допускается использование металлопрофиля с параметрами 4 x 4 x 0,3 сантиметра или 6 x 3 x 0,2 сантиметра.

В зависимости от типа изготовления, трубы профильные могут быть представлены:

  • электросварными холоднодеформированными изделиями;
  • электросварными изделиями;
  • горячедеформированными изделиями;
  • холоднодеформированными изделиями;
  • бесшовными изделиями.

Каркасный материал

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 время

Данные из представленных положений помогут быстрее сориентироваться в выборе типа фермы, угла наклона кровли и сечения, размера профильной трубы для стоек постройки.

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 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 2530
40х25
60х30 и 60х40 4050
80х40
60
80
120х80 90
140х120 150х100 100120
160х140 180х120 180х140 240х120 140150160180
150х130, 160х120, 180х100
240х150 250х140 200220
300х100
260х240 300х200 250300
Читайте также:  Опора для стропил скользящая: фото, размеры, особенности конструкции

Чтобы конструкция не разрушалась под действием коррозии, для ее основы нужно выбирать трубы из легированной стали

Металлические 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.

Основа навесов – сталь, полимеры, дерево, алюминий, железобетон. Но, чаще каркас составляют металлические фермы из профильной трубы. Этот материал полый, сравнительно легкий, но прочный. В разрезе имеет вид:

  • прямоугольника;
  • квадрата;
  • овала (а также полу- и плоскоовальной фигуры);
  • многогранника.

Сваривая из профильной трубы фермы, чаще выбирают квадратное или прямоугольное сечение. Эти профили легче в обработке.

Разнообразие трубных профилей

Допустимые нагрузки зависят от толщины стенок, марки металла, метода изготовления. Материалом зачастую служат качественные конструкционные стали (1-3пс/сп, 1-2пс(сп)). Для особых нужд используют низколегированные сплавы и оцинковку.

Длина профильных труб обычно составляет от 6 м на малых сечениях до 12 м – на больших. Минимальные параметры от 10×10×1 мм и 15×15×1,5 мм. С увеличением толщины стенок прочность профилей возрастает. Например, на сечениях 50×50×1,5 мм, 100×100×3 мм и свыше. Изделия максимальных размеров (300×300×12 мм и более) применимы скорее для промышленных сооружений.

Что касается параметров элементов каркасов, есть следующие рекомендации:

  • 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.

Изготовление рабочих конструкций ферм, особенно больших по размеру, требует определенных характеристик трубопроката.

Поэтому профильные трубы выбираются:

  • на основании СНиП 07-85 (действие нагрузки снега на все элементы конструкции);
  • на основании СНиП П-23-81 (о технологии работ со стальными профильными трубами);
  • в соответствии с ГОСТ 30245 (соответствие диаметра профильных труб к толщине стенок).

Все основные данные занесены в определенные документы, что позволяет ознакомиться с информацией на предмет наличия видов профильных труб и подобрать те материалы, которые пригодны для конкретных проектов.

Недостатки

Несмотря на очевидные достоинства, металлические стропильные системы – не самое популярное конструктивное решение в частном домостроении. Даже большой шаг между стропилами и разреженная обрешетка при высокой стоимости метала не могут сделать конструкцию дешевле деревянной. Недостатками металлических стропил считают:

  1. Высокая теплопроводность. Металл обладает высоким коэффициентом теплопроводности, поэтому стропила и обрешетка крыши образуют мостики холодна. С точки зрения энергоэффектвности, каркас из металлопрофиля – не лучшее решение.
  2. Проблематичность транспортировки и монтажа. Выбирая металлическую стропильную систему, принимайте в расчет, что перевозить, поднимать на высоту и осуществлять крепление длинных и тяжелых элементов сложнее, чем стропила пиломатериалов стандартной длины.
  3. Сложность монтажа. Для подъема на высоту и фиксации ферм используется специальная техника, аренда или покупка которой обходится дорого.
  4. Деформация под действием высокой температуры. Хотя металл считают негорючим материалов, во время пожара он сильно деформируется, что обычно приводит к обрушению кровли.
Недостатки

Чтобы определить имеет ли смысл использовать более дорогие стропильные элементы из металлопрофиля, нужно выполнить расчет каркаса крыши. Если длина ската превышает 10 метров, а нагрузка более 450-600 кг, то монтаж металлического каркаса экономически целесообразен.

Основные узлы металлического стропильного каркаса

Требования к расчету профильной трубы для строительства фермы

При расчетах размеров и толщины стенки профильных труб, требуемых для сооружения Ваших металлоконструкций; учитываются следующие условия:

  • Размеры металлоконструкции, и в частности, длина, шаг опор – расстояние между опорами.
  • Высота опор и ферм.
  • Форма ферм.
  • Максимальная снеговая нагрузка зимой.
  • Ветровая нагрузка.
  • Возможные особенности геологических условий (сейсмическая активность, возможность оползней).
  • Вес покрытия.

Требования к расчету профильной трубы для строительства фермы

Что будет, если рассчитать неправильно

При неправильных расчетах возможны следующие последствия:

  • Конструкции фермы будут деформироваться под весом снега, мокрой листвы.
  • В самом неудачном случае конструкции будут деформироваться под собственным весом.
  • Вся конструкция может обрушиться при сильном ветре.
  • Деформация рано или поздно приведет к разрушению фермы и всей конструкции, что опасно для человека и может повредить предметы, находящиеся под навесом – машину, например.
  • Непрочная и подвижная конструкция будет приводить к разрушению кровли, положенной на ферму.
  • При применении слишком мощного и тяжелого профиля неоправданно возрастают затраты на материалы и работы при возведении металлоконструкции.
Читайте также:  Выбираем крышу для одноэтажного дома: 70 фото вариантов

Разнообразие металлических ферм из трубы

Как правило, для изготовления ферм из профильной трубы применяют металлический профиль. Его форма бывает овальной, круглой, квадратной, но чаще всего используется прямоугольная профильная труба.

По строению конструкции из профильной трубы делятся на два типа: структурные элементы каркаса могут фиксироваться в одной плоскости; ферма может быть сложена из нижнего и верхнего поясов.

Кроме того, классификация ферм из прямоугольных труб основывается на таких факторах, как уровень нагрузки на профиль, угол наклона элементов, общий уклон конструкции, длина отдельных пролетов, а также характер расположения перекрытий.

Исходя из этих параметров, все типовые фермы из профильной трубы состоят из таких групп:

  1. Фермы, угол уклона которых достигает порядка 22-30º. Чтобы такая конструкция была устойчивой, ее высота должна равняться 1/5 доли длины изделия или быть несколько меньше. Как правило, эту норму берут за основу при расчете необходимой высоты конструкции, то есть заданную длину изделия просто делят на 5. Предпочтительна такая разновидность фермы, если конструкция должна быть максимально облегченной. Если предполагаемая длина строения будет более 14 метров, то положение раскосов в конструкции фермы из профильной трубы для навеса будет вертикальным. На верхнем ярусе фиксируются куски профиля длиной 150-250 см. В результате весь каркас будет состоять из двух поясов, с количеством панелей, кратным двум. Обратите внимание на тот факт, что если ферма имеет очень большую длину – более 20 метров, понадобятся дополнительные опорные столбы, которые будут поддерживать стропильную систему и позволят перераспределить нагрузку по всей конструкции. Нередко для сооружения каркаса для перекрытий пользуются схемой фермы Полонсо. Она представляет собой треугольную конструкцию, соединение в которой имеет форму затяжки. При ее сооружении раскосы получаются не очень длинными, что существенно облегчает массу всей фермы. Благодаря этому качеству, фермы из профильной трубы Полонсо применяют довольно часто.
  2. Уклон кровли на ферме достигает показателей в 15-22º. Данный тип сооружения предпочтителен для строений, длина которых не превышает 20 метров. По высоте такая конструкция не должна превышать 1/7 части длины строения. Если же потребуется увеличить высоту фермы, то ее нижний пояс должен состоять из ломаных сегментов.
  3. Каркасы с общим уклоном не более 15º. Как правило, если речь идет о такой разновидности фермы, то ее изготавливают в форме трапеции. Исходя из назначения постройки, а также угла укладки кровли, высоту конструкции владелец определяет самостоятельно. Отталкиваться следует от показателей между 1/7 и 1/12 частью длины постройки. Каркас под кровлю в форме трапеции изготавливают с применением панелей из металла, длина которых должна быть в пределах 1,5-2,5 метра. Если чертеж фермы из профильной трубы не предусматривает устройство подвесного потолка, то вместо раскосов можно воспользоваться треугольной решеткой.

По форме фермы из стальных профильных труб можно разделить на:

  • прямые;
  • арочные;
  • односкатные и двускатные.

Наиболее востребованным и часто применяемым типом ферм из стального профиля являются арочные. Их конструкция довольно прочна и эффективна, к тому же, такую ферму можно перекрыть листами поликарбоната. Однако чтобы добиться максимально равномерного распределения нагрузки на профиль арочной фермы, следует тщательно провести расчеты. Для сооружения ферм арочного типа могут применяться как одиночные профильные трубы, так и предварительно сваренные вместе.

Деревометаллические фермы

В целях экономии при строительстве зданий и малых архитектурных форм могут использоваться, помимо всего прочего, комбинированные опорные конструкции. К примеру, нижняя стяжка фермы, стойки и затяжки зачастую выполняются из трубы и уголка, а верхний пояс — из доски либо бруса.

Пиломатериалы для таких конструкций выбирают хорошо просушенные и с минимальным количеством сучков. Влажность бруса или досок должна составлять не более 12%. Перед использованием для сборки комбинированных опорных конструкций пиломатериалы желательно подсушить дополнительно в течение нескольких месяцев. В противном случае из-за усадки древесина в готовом каркасе в последующем может растрескаться (металл сохранит свои размеры).

Для того чтобы такие фермы получались более прочными, их обычно армируют. В большинстве случаев для этой цели используют стальной прут. Также деревометаллические фермы могут укрепляться стеклопластиковой арматурой. Стержни с древесиной соединяют обычно с применением эпоксидного клея. При этом арматуру пропускают внутри верхнего пояса (в клееных конструкциях).