Типові ферми із профільної труби. Ферми з профільної труби: розраховуємо та виготовляємо своїми руками. Диференціальний розрахунок зусиль

Навіс є простою архітектурною конструкцією, яка застосовується в різних цілях. У більшості випадків його виготовляють за відсутності гаража з накриттям на дачі або для того, щоб захистити відпочинок від сильних променів сонця. Для забезпечення надійності та міцності подібної споруди невеликих розмірів знадобиться розрахунок навісу. Зрештою, можна буде отримати дані, які зможуть показати, які ферми будуть використовуватися і як їх потрібно буде варити.

Схему закріплення профільних труб можна побачити на рис. 1.

На малюнку 1 зображено схему закріплення труб

Як розрахувати ферми для навісу своїми руками?

Для того щоб зробити розрахунок такої конструкції для навісу, потрібно підготувати:

• Калькулятор та спеціальне програмне забезпечення;
• СНіП 2.01.07-85 та СНіП П-23-81.

Під час проведення розрахунків треба буде виконати такі дії:

1. Насамперед знадобиться вибрати схему ферми. І тому визначаються майбутні контури. Обриси потрібно вибирати виходячи з основних функцій навісу, матеріалу та інших параметрів;
2. Після цього треба буде визначити габарити конструкції, що виготовляється. Висота залежатиме від типу покрівлі та матеріалу, ваги та інших параметрів;
3. Якщо розміри прольоту перевищують 36 м, знадобиться розрахунок для будівельного підйому. В даному випадку мається на увазі зворотний вигин, що погашається, від навантажень на ферму;
4. Необхідно визначити розміри панелей споруди, що мають відповідати відстаням між окремими елементами, що забезпечують передачу навантажень;
5. На наступному етапі визначається відстань між вузлами, яка найчастіше дорівнює ширині панелі.

При проведенні розрахунків дотримуйтесь таких порад:

1. Знадобиться всі значення вирахувати точно. Слід знати, що навіть найменший недолік призведе до помилок у процесі виконання всіх робіт з виготовлення конструкції. Якщо немає впевненості у власних силах, то рекомендується відразу звернутися до професіоналів, які мають досвід у проведенні подібних розрахунків;
2. Для полегшення роботи можна використовувати готові проекти, У яких залишиться лише підставити наявні значення.

На цьому фото зображено металеве укриття

У процесі виконання розрахунку ферми слід пам'ятати, що у разі її висоти, що збільшується, буде збільшуватися і несуча здатність. В зимовий часроку сніг на подібному навісі практично не накопичуватиметься. Щоб збільшити міцність конструкції, слід встановити кілька міцних ребер жорсткості.

Для спорудження ферми найкраще використовувати трубу із заліза, яка має невелику вагу, високу міцність та жорсткість. У процесі визначення розмірів для такого елемента знадобиться враховувати такі дані:

1. Для конструкцій невеликих розмірів, ширина яких становить до 4,5 м, потрібно використовувати трубу з металу 40х20х2 мм;
2. Для конструкцій, ширина яких не перевищує 5,5 м, потрібно використовувати трубу з розмірами 40х40х2 мм;
3. Якщо ширина ферми становитиме понад 5,5 м, найкраще застосувати трубу 60х30х2 мм або 40х40х3 мм.

У процесі планування кроку ферм слід враховувати, що максимально можлива відстань між трубами навісу становить 1,7 м. Тільки в такому разі можна буде зберегти надійність та міцність конструкції.

Приклад розрахунку ферм для навісу

1. Як приклад буде розглянутий навіс шириною 9 м ухилом 8°. Проліт споруди становить 4,7 м. Навантаження снігу для регіону на рівні 84 кг/м²;
2. Вага ферми становить приблизно 150 кг (слід взяти маленький запас на міцність). Вертикальне навантаження становить 1,1 т на стійку із висотою 2,2 м;
3. Одним кінцем ферма спиратиметься на стіну з цегли, а другим - на колону для опори навісу за допомогою анкерних болтів. Для виготовлення ферми використається квадратна труба 45х4 мм. Слід зазначити, що з таким пристосуванням досить зручно працювати;
4. Найкраще виготовляти ферми з паралельними поясами. Висота кожного з елементів становить 40 см. Для розкосів використовується труба перетином 25х3 мм. Для нижнього та верхнього пояса застосовується труба 35х4 мм. Козирки та інші елементи потрібно буде зварити один з одним, бо товщина стінки буде 4 мм.

Зрештою можна буде отримати такі дані:

• Розрахунковий опір сталі: Ry = 2,45 T/см²;
• Коефіцієнт надійності – 1;
• Проліт для ферми – 4,7 м;
• Висота ферми – 0,4 м;
• Число панелей для верхнього пояса конструкції – 7;
• Кути потрібно варити через один.

Усі необхідні дані для розрахунків можна буде знайти у спеціальних довідниках. Однак професіонали рекомендують проводити розрахунки такого типу за допомогою використання програмного забезпечення. Якщо буде допущена помилка, то ферми, що виготовляються, складуться під впливом навантажень снігу і вітру.

Як розрахувати ферму для навісу з полікарбонату?

Навіс є складною конструкцією, тому перед придбанням певної кількості матеріалу знадобиться кошторис. Каркас для опори повинен мати можливість витримувати будь-які навантаження.

Для того, щоб зробити професійний розрахунок конструкції з полікарбонату, рекомендується звернутися за допомогою до інженера з досвідом подібної роботи. Якщо навіс є окремою конструкцією, а не прибудовою до приватного будинку, то розрахунки ускладняться.

Вулична покрівля складається зі стовпчиків, лаг, ферм та покриття. Саме ці елементи потрібно буде розраховувати.

Якщо планується виготовити навіс із полікарбонату аркового типу, то не вийде обійтися без використання ферм. Ферми є пристроями, які пов'язують лаги та опорні стовпчики. Від подібних елементів залежатимуть розміри навісу.

Навіси з полікарбонату, як основу яких застосовуються металеві ферми, виготовляти досить складно. Правильний каркас зможе розподіляти навантаження по опорним стовпчикам та лагам, при цьому конструкція навісу не руйнуватиметься.

Для монтажу полікарбонату найкраще використовувати профільні труби. Основний розрахунок ферми - облік матеріалу та ухилу. Наприклад, для односхилим навісної конструкції з невеликим ухилом використовується неправильна форма ферми. Якщо конструкція має маленький кут, можна використовувати металеві ферми у вигляді трапеції. Чим більший радіус структури арки, тим менше можливостей затримки снігу на покрівлі. У разі несуча здатність ферми буде великою (рис. 2).

На малюнку 2 зображено майбутній навіс покритий полікарбонатом

Якщо використовується проста ферма будиночком розмірами 6х8 м, то розрахунки будуть такими:

• Крок між стовпчиками для опори – 3 м;
• Кількість металевих стовпчиків – 8 шт;
• Висота ферм під стропами – 0,6 м;
• Для пристрою решітування даху знадобиться 12 профільних труб з розмірами 40х20х0,2 см.

У деяких випадках можна заощадити шляхом зменшення кількості матеріалу. Наприклад, замість 8-ми стійок можна встановити 6. Можна також скоротити решетування каркаса. Однак не рекомендується допускати втрату жорсткості, оскільки це може призвести до руйнування споруди.

Детальний розрахунок ферми та дуги для навісу

В даному випадку буде розраховуватися навіс, ферми якого встановлюються з кроком 1 м. Навантаження на подібні елементи від решетування передається виключно у вузлах ферми. Як матеріал для покрівлі використовується профнастил. Висота ферми та дуги може бути будь-якою. Якщо це навіс, який примикає до основного будівництва, то основним обмежувачем є форма покрівлі. Найчастіше зробити висоти ферми більше 1 м не вийде. З урахуванням того, що потрібно робити ригеля між колонами, максимальна висота складе 0,8 м.

Схему навісу по ферм можна побачити на рис. 3. Блакитним кольоромпозначаються балки решетування, синім кольором - ферма, яку потрібно буде розраховувати. Фіолетовим кольоромпозначаються балки або ферми, на які спиратимуться колони.

В даному випадку використовуватиметься 6 ферм трикутної форми. На останні елементи навантаження буде в кілька разів менше, ніж на інші. У разі металеві ферми будуть консольними, тобто їх опори розташовуються не так на кінцях ферм, а вузлах, зображені на рис. 3. Така схема дозволяє рівномірно розподіляти навантаження.

На малюнку 3 зображено схему укриття по фермах

Розрахункове навантаження становить Q = 190 кг, при цьому снігове навантаження дорівнює 180 кг/м². Завдяки перерізам можна зробити розрахунок зусиль у всіх стрижнях конструкції, при цьому необхідно враховувати той факт, що ферма і навантаження на цей елемент є симетричною. Отже, потрібно буде розраховувати в повному обсязі ферми і дуги, лише деякі з них. Щоб вільно орієнтуватися у великій кількості стрижнів у процесі розрахунку, стрижні та вузли промарковані.

Формули, які потрібно використовувати при розрахунку

Потрібно визначити зусилля у кількох стрижнях ферми. Для цього слід використовувати рівняння статичної рівноваги. У вузлах елементів шарніри, тому значення моментів вигину у вузлах ферми дорівнює 0. Сума всіх сил стосовно осі x та y теж дорівнює 0.

Потрібно скласти рівняння моментів по відношенню до точки 3 (д):

М3 = -Ql/2 + N2-a*h = 0 де l - відстань від точки 3 до точки докладання сили Q/2, яка становить 1,5 м, а h - плече дії сили N2-a.

Ферма має розрахункову висоту 0,8 м та довжину 10 м. У такому разі тангенс кута a складе tga = 0,8/5 = 0,16. Значення кута a = arctga = 9,09 °. Зрештою h = lsina. З цього випливає рівняння:

N2-a = Ql/(2lsina) = 190/(2*0,158) = 601,32 кг.

Так само можна визначити значення N1-a. Для цього знадобиться скласти рівняння моментів щодо точки 2:

М2 = -Ql/2 + N1-a * h = 0;

N1-a = Q/(2tga) = 190/(2*0,16) = 593,77 кг.

Перевірити правильність обчислень можна шляхом складання рівняння сил:

EQy = Q/2 – N2-asina = 0; Q/2 = 95 = 601,32 * 0,158 = 95 кг;

EQx = N2-acosa - N1-a = 0; N1-a = 593,77 = 601,32 * 0,987 = 593,77 кг.

Умови статистичної рівноваги виконані. Будь-яке з рівнянь сил, які використовувалися в процесі перевірки, можна використовувати для визначення зусиль у стрижнях. Подальший розрахунок ферм проводиться так само, рівняння не зміняться.

Варто знати, що розрахункову схему можна скласти, так щоб усі поздовжні силипрямували від поперечних перерізів. У такому разі знак «-» перед показником сили, отриманого під час розрахунків, покаже, що подібний стрижень працюватиме на стиск.

Щоб визначити зусилля в стрижні з-і, знадобиться насамперед визначити значення кута у: h = 3siny = 2,544 м.

Ферма для навісу своїми руками розраховується просто. Знадобиться лише знати основні формули та вміти їх використовувати.

Для скатних дахівз великими площами потрібні металеві кроквяні системи. До будівель такого типу відносяться виробничі цехи, павільйони, навіси для автостоянок та інші споруди промислового та господарського призначення. Такі крокви мають форму трикутника або півкола і виглядають як односхили або двосхили споруди з малим ухилом.

Для виготовлення металоконструкцій ферм та їх складання потрібні попередні розрахунки та дотримання низки умов.

Металеві ферми для цеху

Особливості металевої кроквяної системи

Важливо розуміти, що питома щільність металу більша, ніж у дерева, але деревина виявиться важчою за рахунок збільшення перерізу профілю. Переріз профілю в основному залежить від навантаження, а це потужність вітру та кількість снігу в даній місцевості, помножена на площу.

Загальні поняття про кроквяну ферму з металу

Складання з феросплаву

Насамперед, слід розібратися з визначенням. Металевою кроквяною фермою називається конструкція, що складається зі кроквяних ніг, розпірок, ригелів, підкосів та стійок. Всі ці елементи з'єднані (зварені) між собою та знаходяться в одній спільній площині.

Влаштування металевої ферми

Але якщо бути більш точним, то таке поняття передбачає висячу конструкцію з перерахованих вище елементів з упором на стійки. Варіанти можуть відрізнятися між собою за кількістю перемичок, нахилом кроквяних ніг та загальною довжиною складання.

Вибір ферм насамперед залежить від величини площі, покрівельного матеріалу та атмосферних механічних навантажень (сніг, вітер).

Залежно від контурів, ферми поділяють на чотири види:

• односхилий;
• з паралельним поясом
• полігональної конструкції;
• трикутна.

Основні форми металевих конструкцій

Який профіль використовується для металевих ферм

Елементи для кроквяних системнайчастіше виготовляють із парного профілю (двох напівферм), де вузлові з'єднання зміцнюються косинками (розпірками). Верхній пояс ферми виготовляють із двох нерівносторонніх куточків, які після монтажу виглядають як тавр. Між собою вони скріплюються зварюванням або болтовим з'єднанням.

При збільшеному навантаженні на кроквяну систему в межах панелей застосовують парні швелери або двотаври. Стійки, розкоси та інші перемички роблять у вигляді хрестоподібної таврової конструкції. Але в тому випадку, коли всі вузли на фермі з'єднуються за допомогою зварювання, краще використовувати тавр, так як це цілісний (потужніший) профіль.

Трубні профілі різного перерізу

У приватному будівництві зазвичай застосовується профільована труба – порожні матеріали значно легші за тавра, двотавра і швелера.

Ще одним плюсом такої металевої конструкції є її мобільність, тобто ферму дуже легко зібрати на будівельному майданчику. Крім того, із труб (круглих або профільованих) можна виготовити будь-яку конструкцію.

Трубні профілі, які використовуються для таких ферм, можуть бути або гнутими (шовними) або гарячекатаними. Товщина стінки у міцніших гарячекатаних труб становить від 1,5 до 5 мм, вони виготовляються з прямокутним або квадратним перетином. Потужність труби на вигин не менша, ніж у тавра, але маса останнього більша.

Що врахувати для кроквяних систем з різним ухилом

Незалежно від того, який зводиться дах (односкатний, двосхилий або гнутий), ферми розрізняють по кутку їх ухилу. У загальному розумінні такі конструкції діляться на три категорії: з ухилом 22-30?, 15-22? і 6-15?.

Вимоги до ферм із ухилом ската 22-30ᵒ

Односхилий навіс із ферм

У тих випадках, коли проектом будівлі передбачений нахил ската 22-30, зазвичай в якості покрівельного матеріалу використовується шифер, етерніт (композитний шифер) або залізо (фальцеве покриття з жерсті). Висоту трикутної ферми по коньковій балці слід прирівнювати до 1/5 довжини прольоту (при довжині ноги 10 м висота конька становитиме 10/5=2 м або 200 см мінімум).

Така конструкція вийде найлегшою і з неї швидше стічуть атмосферні опади.

Для великих прольотів від 14 до 20 м бажано вибирати конструкцію з низхідними розкосами - вона найкраще переносить навантаження від снігу та вітру, отже має меншу вагу. Панель у верхньому поясі тут становить близько 1,75-2,5 м довжини і в кожній парі їхня кількість повинна бути парною. Це означає, що кількість прольотів при заданих розмірах дорівнює 8 (14/1,75=8; 20/2,5=8).

Покрівля з кутом нахилу 30 градусів

У будівель промислового типу (виробничих цехів, павільйонів тощо) довжина прольоту сягає 25-30 м, й у разі бажано застосовувати ферми Полонсо. Це також парні конструкції, які з'єднуються затяжкою. Тут є можливість уникнути установки довгих розкосів у центральних панелях, що значно скорочує загальну масу конструкції, і як наслідок – кількість необхідного матеріалу.

• Верхній пояс у разі розбивають на 12 чи 16 відсіків по 2-1,85 м (25/12=2,08 м; 30/16=1,85 м).
• Нижній пояс піднімають збільшення кута. Навантаження в поясах зменшується, а опорні вузли виходять найпростішими. Підвісна стелядля таких конструкцій не використовують.

Конструкція ферми з ухилом схилу 6-22ᵒ

• Якщо кроквяна металева ферма має ухил по скату 15-22?, то її висота по коньковій балці повинна дорівнювати 1/7 довжини прольоту. Для збільшення висоти на 0,16-0,23 частини від довжини прольоту нижній пояс роблять ламаного типу. Такий метод знижує масу ферми зі звичайною трикутною конструкцією до 30%, але довжина прольоту тут допускається не більше 20 м. У тих випадках коли проліт збільшується більше 20 м, застосовують конструкцію Полонсо.
• Якщо дах майже плоский і має ухил трохи більше 6-15ᵒ, краще використовувати ферми як трапеції. Самий оптимальний варіант, це коли коник виявляється на висоті 1/7 або 1/9 суми від загальної довжини прольоту. Наприклад, при довжині ноги 10 м висота коника робиться 10/7=1,42 м або 10/9=1,11 м.
• Якщо підвіска стелі не передбачена до кроквяної системи, розкоси встановлюють у вигляді трикутної решітки. Кількість секцій або панелей розраховується за таким самим принципом, як і для звичайних трикутних конструкцій.

Важливо, щоб горищні стіни та опори ферм мали достатню висоту. Інакше дах проектується з переломом біля опор – це дозволяє створити потрібний простір.

Для підвісних панелей їх розміри повинні відповідати довжині нижніх та верхніх елементів. Тобто, їхня довжина кратна 2 по довжині крокв, але не більше 1,5-2 м. Слід зазначити – для стель складної форми найбільше підходять ферми Полонсо.

Важливі нюанси розрахунку та монтажу металевих ферм

Складання парної металевої ферми (червоним позначено лінію зварювального шва)

Особливості монтажу металевих крокв

У тих випадках, коли довжина ферм перевищує 10-12 м проводять розрахунок металевого даху як спарену систему. Тобто кроквяні ноги разом з перемичками повинні складатися з двох частин, тому що їх складно транспортувати цілком – це незручно, та й накладно в економічному відношенні.

Набагато простіше розділити ферму по кроквяним ногамна два фрагменти і пізніше з'єднати їх затяжками та зварюванням, ніж монтувати на будівельному майданчику таку конструкцію. Але тут дуже важливо враховувати, щоб складові не ділилися на ліву і праву – вони повинні бути однаковими. Інакше це загрожує плутаниною на місці збирання.

З'єднання двох частин здійснюються за допомогою накладок, які закріплюються болтами та зварювання по швах на стиках.

Кожен варіант відрізняється один від одного, але чим більше болтових з'єднань, тим міцнішими будуть вузли – затяжки допоможуть зафіксувати зварювальні шви металоконструкції ферми.

Залежність довжини крокв від ухилу ската

Для правильного розрахунку металевого даху в домашніх умовах необхідно спиратися на СНіП П-23-81 та СНіП 2.01.07-85:

1. В першу чергу виберіть відповідну схему кроквяної системи, виходячи з ухилів схилу, виду покрівельного матеріалу та призначення споруди.
2. Якщо типові вимоги не передбачають певних контурів, проектуйте конструкцію за принципом економії матеріалів.
3. Висоту верхнього кута визначте за міцністю покриття (найбільш тупим верхній кут роблять для металочерепиці, профнастилу або фальцевого даху).
4. Розміри панелей (секцій) розраховуйте відповідно до ухилу, як це запропоновано у трьох підзаголовках з різними кутами ферм у цій публікації.
5. Щоб уникнути довгих та складних розрахунків, візьміть за основу будь-який типовий проект, який підходить до розмірів будівлі.

Ферми з профільної трубиу пристрої даху

Виготовлення та монтаж ферм своїми руками

Найчастіше виготовлення металевих ферм своїми руками вибирають профільні труби, які зварюють між собою.

• Для навісів шириною до 4 м підійде труба із перетином 40×20×2 мм.
• Для даху шириною до 5,5 потрібні труби 40х40х2 мм.
• При ширині будівлі більше 5,5 м рекомендуються профілі 40х40х3 мм, 60х30х2 мм.

Роботу починають унизу, а потім піднімають заготовки та приварюють їх до стійок. Для підйому та утримання в потрібному положенні важких конструкцій потрібна техніка.

Складання даху навісу своїми руками

Порядок дій такий:

1. Укласти землі поздовжні труби і приварити їх до опорним стойкам.
2. З'єднати верхній та нижній пояс розкосами та перемичками.
3. Підняти металоконструкцію і приварити до поздовжніх труб вертикальних стійок
4. Після встановлення всіх ферм з'єднати їх поздовжніми перемичками по схилу. Відстань має становити півметра. Ці перемички надалі послужать опорою для монтажу покрівельних листів. Усі нерівності важливо ретельно зачистити, інакше покрівельне покриття не ляже рівно і без зазорів.
5. Очистити поверхню конструкції, відшліфувати метал, знежирити спеціальними складами, нанести шар ґрунтовки та пофарбувати.

Відео: Арочний дах із труб

Насамкінець слід звернути увагу на акуратність - найменша помилка при розрахунках металевого даху призведе до перекосу, а значить, до помилки у всій покрівельній конструкції. Якщо не сподіваєтесь на свої математичні здібності, зверніться за допомогою до фахівців.

Будівельна ферма - це металева структура, що складається з окремих похилих розкосів або вертикальних стійок, які з'єднані між собою в окремі вузли, розташовані на нижньому та верхньому поясі ферми за допомогою зварних з'єднань, їх сукупності утворюють жорстку конструкцію. Пов'язані стійки рівномірно розподіляють навантаження по всій конструкції ферми, яке передає її через опорні колони на фундамент. При цьому верхній пояс працює на осьове стискування, а нижній на розтяг.

Види та різновиди

Сполучені між собою розкоси утворюють трикутник, який вважається найміцнішою геометричною фігурою. Тому практично будь-яка конструктивна схема ферми, незалежно від її виду, складається з набору певної кількості, що не змінюються. геометричних фігуру вигляді трикутників.

Ферми складаються з наступних елементів:

Вузлові з'єднання можуть бути:

1. Зварні – всі елементи конструкції пов'язані між собою за допомогою зварювання.
2. Болтові з'єднання або клепані - елементи з'єднуються між собою за допомогою болтів або заклепок на загальній сталевій заставній (фасонці), виготовленій із товстого прокатного листа.

Сталева ферма, в порівнянні з цільними балками, має більш легку вагу, на її виготовлення йде менше металу, при цьому вона відрізняється високою здатністю, що несе. А за своєю конструкцією та розподілом вертикальних навантажень ферми поділяються на два види:

Структурні пристрої набагато складніші при складанні, але завдяки своїй конструкції, здатні нести як вертикальне, так і бічне навантаження. При цьому для них не потрібно монтувати додаткові прогони для зв'язку з іншими металоконструкціями, тому їх часто використовують для одного цільного перекриття великих і досить широких прольотів з мінімальною кількістю опорних колон.

Конструкційні особливості

Будь-які металеві пристрої, незалежно від їх конструкції, контуру та форми, мають свої особливості та певні параметри. Але все ж таки за способом установки, крім класичної, коли структурний пристрій спирається на опори двома кінцями, іноді зустрічаються конструктивні споруди, у яких один край виходить висить, тобто без опори. Зазвичай вони монтуються для перекриттів будівель, у яких скат даху виноситься далеко за межі зовнішніх стін.

Залежно від конструкції, ферми можуть бути прямою, одно або двосхилим форми. По контуру різняться на кілька видів:

Види ґрат

Існують такі види ґрат:

• Трикутні грати. Є найжорсткішою і ефективною системоюу конструкціях з паралельними, трикутними та трапецеїдальними контурами.
• Розкісні грати. Складається з найдовших розкосів, які працюють одночасно на стиск та розтяг, а ось вертикальні стійки тільки на стиск.

Існують також спеціальні хрестові, шпренгельні та інші ґрати.

Важливим параметром конструкції ферм є їх кут нахилу, і в залежності від нього конструкції поділяються на 3 групи:

Майже всі будівельні ферми мають чималі перевагиперед суцільнометалевими балками, серед яких основними є:

Виготовлення конструкцій

Як правило, конструкції ферм, що виготовляються з металу, підбираються в залежності від проектованого кута нахилу їх верхнього пояса, ширини прольоту, що перекривається, і призначення. Якщо брати до уваги перекриття промислових будівель, мостових та естакадних прольотів, де вони найчастіше використовуються, то для цього виготовляються ферми будівельні зі стандартною довжиною 12, 18 та 24 м/п.

Загальні вимоги

Для більш важких та відповідальних конструкцій (мостів та шляхопроводів) застосовуються двотаврові балки та швелера. Усі гідротехнічні споруди збираються із елементів круглого перерізу або профільних труб.

Найчастіше для складання стандартних будівельних ферм використається посилений прокатний куточок. При цьому для виготовлення всіх її елементів застосовується спарений куточок, заготовки якого з'єднуються між собою за допомогою зварювання спеціальними металевими пластинами (рибками), вставленими між ними. Куточки спаровуються таким чином, щоб їх поперечний перерізнагадував тавровий перетин.

Щоправда, останнім часом металеві конструкціїцієї конфігурації стали користуватися меншим попитом через трудомісткість складання, зварювання та фарбування. Альтернативою таких споруд все більше стають сталеві профільні або круглі труби.

Правильний розрахунок

Необхідно розуміти, що зробити якісний розрахунок несучого пристрою можна лише за наявності спеціальних знаньз урахуванням вимог БНіП та багатьох інших численних факторів. Для того, щоб грамотно зробити розрахунок, проектувальники використовують спеціальні програми.

Розраховуючи проект інженерного пристрою, обов'язково всі отримані значення повинні наноситися в проектне креслення, без якого складання конструкції буде практично неможливою.

Спочатку перед складанням креслярського проекту готується схема ферми із зазначенням основної залежності ухилу верхнього пояса та загальною довжиною майбутнього виробу. Також слід брати до уваги такі фактори, як:

Як тільки основні параметри буде розраховано, слід визначитися зі схемою конструкції. Найкраще для цього скористатися спеціальними програмами, які можна вільно знайти в інтернеті. Наприклад, можна скористатися програмою "Розрахунок ферм".

Складання конструкції

Всі елементи ферм для перекриття довгих прольотів виготовляються та підганяються в заводських умовах, там же проводиться і частина збирання конструкції . Повний її монтажвиконується безпосередньо на будівельному майданчику строго за деталізованими кресленнями, які йдуть у комплекті з виробом. На кресленні позначені окремі маркування всіх деталей конструкції та надана інструкція, що пояснює весь процес збирання.

Зазвичай на заготовках виробу є спеціальні монтажні отвори, за допомогою яких можна зібрати і тимчасово закріпити без використання струбцин та спеціальних хомутів кріплення всі деталі конструкції при підготовці її до зварювальних робіт.

Якщо таких отворів немає, тимчасова фіксація заготовок проводиться за допомогою струбцин та короткими звареними швами.

Більшість деталей пристроїв із металу зварюється електрозварюванням або з'єднується за допомогою болтових з'єднань. Ступінь надійності таких з'єднань залежить від зусилля, з яким болти затягувалися. Зазвичай така робота виконується двома монтажниками, які затягують гайки за допомогою ключів з подовженими ручками або пневматичними гайковертами.

Повне з'єднання елементів конструкції ферм електрозварюваннявиробляються у випадках, коли потрібно отримати максимально міцне з'єднання. Особливо важливі кріплення деталей можуть виконуватися за допомогою товстих сталевих заклепок.

Монтаж зібраних конструкцій провадиться за допомогою крана, а важкі конструктивні структури можуть встановлюватися двома кранами. Після монтажу повністю зібраної конструкції на колони вона приварюється до заставної пластини, жорстко зафіксованої на оголовнику колони.

Застосувавши профільну трубу для монтажу ферм можна створювати конструкції, розраховані на високі навантаження. Легкі металоконструкції підходять для будівництва споруд, облаштування каркасів під димарі, монтажу опор для покрівлі та козирків. Вид і габарити ферм визначають залежно від специфіки використання, будь то домашнє господарствочи промислова сфера. Важливо грамотно виконати розрахунок ферми з профільної труби, інакше конструкція може витримати експлуатаційні навантаження.

Навіс із аркових ферм

Види ферм

Металеві ферми з трубопрокату відрізняються трудомісткістю в монтажі, але вони економічніші і легші за конструкції з суцільних балок. Профільована труба, яку виготовляють із круглим шляхомгарячої або холодної обробки, у поперечному розрізі має вигляд прямокутника, квадрата, багатогранника, овалу, півовала або плоскоовальної форми. Найзручніше монтувати ферми з квадратних труб.

Ферма – це металоконструкція, до складу якої входить верхній та нижній пояс, а також грати між ними. До елементів решітки відносяться:

• стійка - розташовується перпендикулярно до осі;
• розкіс (підкіс) - встановлюється під нахилом до осі;
• шпренгель (допоміжний підкіс).

Конструктивні елементи металевої ферми

Ферми призначені для перекриття прольотів. За рахунок ребер жорсткості вони не деформуються навіть за використання довгих конструкцій на спорудах з великими прольотами.

Виготовлення металевих ферм провадиться на землі або у виробничих умовах. Елементи із профільних труб зазвичай скріплюються між собою за допомогою зварювального апарату або клепок, можуть використовуватися косинки, парні матеріали. Щоб змонтувати каркас навісу, козирка, даху капітальної споруди, готові ферми піднімають та кріплять до верхньої обв'язки згідно з розміткою.

Для перекриття прольотів застосовуються різні варіантиферм із металу. Конструкція може бути:

• односхилий;
• двосхилий;
• прямий;
• арочної.

Трикутні ферми, виготовлені з профільної труби, використовуються як крокви, у тому числі для монтажу простого односхилий навіс. Металоконструкції у вигляді арок користуються популярністю завдяки естетичності зовнішнього вигляду. Але арочні конструкції вимагають максимально точних розрахунків, оскільки навантаження на профіль має розподілятися рівномірно.

Трикутна ферма для односхилий конструкції

Особливості конструкцій

Вибір конструкції ферм навісів із профільної труби, козирків, кроквяних систем під покрівлею залежить від розрахункових експлуатаційних навантажень. За кількістю поясів різняться:

• опори, складові якої формують одну площину;
• підвісні конструкції, до складу яких входить верхній та нижній пояс.

У будівництві можна використовувати ферми з різним контуром:

• з паралельним поясом (найпростіший і економічний варіант, Збирається з ідентичних елементів);
• односхилі трикутні (кожний опорний вузол характеризується підвищеною жорсткістю, за рахунок чого конструкція витримує серйозні зовнішні навантаження, матеріаломісткість ферм невелика);
• полігональні (витримують навантаження від важкого настилу, але складні у монтажі);
• трапецеїдальні (схожі за характеристиками з полігональними фермами, але цей варіант більш простий за конструкцією);
• двосхили трикутні (застосовуються для влаштування даху з крутими скатами, характеризуються великою матеріаломісткістю, при монтажі багато відходів);
• сегментні (підходять для споруд із світлопрозорою покрівлею з полікарбонату, монтаж ускладнений через необхідність виготовляти дугоподібні елементи з ідеальною геометрією для рівномірного розподілу навантажень).

Обриси поясів ферм

Відповідно до величини кута нахилу типові ферми поділяють на такі види:

Основи розрахунку

Перед тим як розрахувати ферму, необхідно підібрати відповідну конфігурацію даху, враховуючи габарити споруди, оптимальну кількість та кут нахилу скатів. Також слід визначити, який контур поясів підійде для обраного варіанта даху – при цьому беруться до уваги всі експлуатаційні навантаження на покрівлю, включаючи опади, вітрове навантаження, вага людей, які проводять роботи з облаштування та обслуговування навісу з профільної труби або покрівлі, монтажу та ремонту обладнання на даху.

Щоб розрахувати ферму з профільної труби, необхідно визначити довжину і висоту металоконструкції. Довжина відповідає відстані, яку має перекривати конструкція, при цьому висота залежить від запроектованого кута нахилу схилу та вибраного контуру металоконструкції.

Розрахунок навісу зводиться до того що, щоб визначити оптимальні проміжки між вузлами ферми. Для цього потрібно розрахувати навантаження на металоконструкцію, розрахувати профільну трубу.

Неправильно розраховані каркаси покрівлі загрожують життю та здоров'ю людей, оскільки тонкі або недостатньо жорсткі металоконструкції можуть не витримати навантажень і зруйнуватися. Тому рекомендується довірити розрахунок металевої ферми професіоналам, знайомим зі спеціалізованими програмами.

Якщо прийнято рішення виконати обчислення самостійно, необхідно скористатись довідковими даними, у тому числі про опір труби на вигин, керуватися БНіП. Правильно розрахувати конструкцію без відповідних знань складно, тому рекомендується знайти приклад розрахунку типової ферми потрібної конфігурації та підставити формулу необхідні значення .

На етапі проектування складається креслення ферми із профільної труби. Підготовлені креслення із зазначенням розмірів всіх елементів спростять та прискорять виготовлення металоконструкцій.

Креслення з розмірами елементів

Розраховуємо ферму зі сталевої профільної труби

1. Визначається розмір прольоту будівлі, який потрібно перекрити, вибирається форма даху та оптимальний кут нахилу схилу (або схилів).
2. Підбираються відповідні контури поясів металоконструкції з урахуванням призначення споруди, форми та розмірів даху, кута нахилу, передбачуваних навантажень.
3. Розрахувавши приблизні габарити ферми, слід визначити, чи можна виготовити металоконструкції в заводських умовах і доставити їх на об'єкт автотранспортом, чи зварювання ферм із профільної труби буде виконане безпосередньо на будмайданчику через велику довжину та висоту конструкцій.
4. Далі потрібно розрахувати габарити панелей, ґрунтуючись на показниках навантажень під час експлуатації покрівлі – постійних та періодичних.
5. Щоб визначити оптимальну висоту конструкції всередині прольоту (Н), використовують наступні формули, де L – довжина ферми:
   • для паралельних, полігональних та трапецеїдальних поясів: Н=1/8×L, при цьому ухил верхнього пояса повідомлений становитиме приблизно 1/8×L або 1/12×L;
   • для металоконструкцій трикутної форми: Н=1/4×L чи Н=1/5×L.
6. Кут установки розкосів решітки становить від 35 ° до 50 °, рекомендоване значення 45 °.
7. На наступному етапі слід визначити відстань між вузлами (зазвичай вона відповідає ширині панелі). Якщо довжина прольоту перевищує 36 метрів, потрібно обчислення будівельного підйому – вигину, що погашається назад, який впливає на металоконструкцію при навантаженнях.
8. На підставі вимірювань та обчислень готується схема, згідно з якою вестиметься виготовлення ферм із профільної труби.

Виготовлення конструкції із профільної труби

Щоб забезпечити необхідну точність розрахунків, використовуйте будівельний калькулятор – відповідну спеціальну програму. Так ви зможете зіставити свої та програмні розрахунки для того, щоб не допустити великої невідповідності у розмірах!

Арочні конструкції: приклад розрахунку

Щоб зварити ферму для навісу як арки, застосовуючи профільну трубу, необхідно правильно розрахувати конструкцію. Розглянемо принципи розрахунку на прикладі передбачуваної споруди з прольотом між опорними конструкціями (L) 6 метрів, кроком між арками 1,05 метра, висотою ферми 1,5 метра – така аркова ферма виглядає естетично та здатна витримати високі навантаження. Довжина стріли нижнього рівня арочної ферми при цьому становить 1,3 метра (f), а радіус кола в нижньому поясі дорівнюватиме 4,1 метра (r). Розмір кута між радіусами: а=105.9776°.

Схема з розмірами арочного навісу

Для нижнього пояса довжину профілю (mн) розраховують за такою формулою:

mн = π×R×α/180, де:

mн - Довжина профілю з нижнього пояса;

π – стала величина (3,14);

R – радіус кола;

α – кут між радіусами.

В результаті отримуємо:

mн = 3,14 4,1 106/180 = 7,58 м

Вузли конструкції розташовують у ділянках нижнього пояса з кроком 55,1 см – допускається округлити значення до 55 см, щоб спростити складання конструкції, але збільшувати параметр не слід. Відстань між крайніми ділянками потрібно розрахувати індивідуально.

Якщо довжина прольоту становить менше 6 метрів, замість зварювання складних металоконструкцій можна скористатися одинарною або подвійною балкою, виконавши згинання металевого елемента під вибраним радіусом. В цьому випадку розрахунок аркових ферм не потрібний, але важливо правильно підібрати переріз матеріалу, щоб конструкція витримувала навантаження.

Профільна труба для монтажу ферм: вимоги до розрахунку

Щоб готові конструкції перекриттів, насамперед великогабаритні, витримували перевірку на міцність протягом усього терміну експлуатації, трубопрокат для виготовлення ферм підбирається на підставі:

• СНиП 07-85 (взаємодія снігового навантаження та ваги елементів конструкцій);
• СНиП П-23-81 (про принципи роботи зі сталевими профільованими трубами);
• ГОСТ 30245 (відповідність перерізу профільних труб та товщини стінок).

Дані із зазначених джерел дозволять ознайомитися з видами профільних труб та вибрати оптимальний варіант з урахуванням конфігурації перерізу та товщини стінок елементів, конструктивних особливостейферми.

Навіс для авто з трубопрокату

Ферми рекомендується виготовляти із трубопрокату високої якості, для арочних конструкцій бажано вибрати леговану сталь. Щоб металоконструкції були стійкі до корозії, метал повинен включати великий відсоток вуглецю. Металоконструкції з легованої сталі не потребують додаткового захисного фарбування.

Знаючи, як зробити ґратчасту ферму, можна змонтувати надійний каркас під світлопрозорий навіс або покрівлю. При цьому важливо враховувати низку нюансів.

• Найміцніші конструкції монтуються з металопрофілю із перетином у вигляді квадрата або прямокутника за рахунок наявності двох ребер жорсткості.
• Основні компоненти металоконструкції кріпляться між собою з використанням спарених куточків та прихваток.
• При стикуванні деталей каркаса у верхньому поясі потрібно використовувати двотаврові різносторонні куточки, при цьому слід з'єднувати щонайменше.
• Сполучення частин нижнього пояса кріплять із встановленням рівносторонніх куточків.
• Стикуючи основні частини металоконструкцій великої довжини застосовують накладні пластини.

Важливо уявляти, як зварити ферму з профільної труби, якщо металоконструкцію потрібно зібрати безпосередньо на будівельному майданчику. Якщо немає навичок ведення зварювальних робіт, рекомендується запросити зварювальника з професійним обладнанням.

Зварювання елементів ферми

Стійки металоконструкції монтують під прямим кутом, розкоси – під нахилом 45°. На першому етапі нарізаємо з профільної труби елементи відповідно до розмірів, вказаних на кресленні. Збираємо на землі основну конструкцію, перевіряємо її геометрію. Потім варимо зібраний каркас, використовуючи куточки та накладні пластини, де вони потрібні.

Обов'язково перевіряємо міцність кожного зварного шва. Від їх якості та точності розташування елементів залежить міцність та надійність зварених металоконструкцій, їхня несуча здатність. Готові ферми піднімають нагору і кріплять до обв'язки, дотримуючись кроку установки згідно проекту.

Рано чи пізно у власників приватного будинку виникає необхідність звести на ділянці навіс для машини або літнього відпочинку, альтанку, невелике загородку з дахом для домашніх тварин, навіс над стібкою. Щоб покрівля над такою спорудою була надійно закріплена, необхідно правильно спроектувати та змонтувати металеві несучі конструкції.

Ми вітаємо нашого шановного читача і пропонуємо йому статтю про те, що таке ферми з профільної труби, як їх правильно розрахувати та змонтувати.

Ферма – це конструкція з прямолінійних елементів, з'єднаних між собою у вузлах у міцну систему незмінної геометричної форми. Найчастіше зустрічаються плоскі конструкції, але великих навантажених конструкціях застосовують об'ємні (просторові) ферми. Практично у приватних будинках ферми виконують із дерева та металу. З дерева виготовляють невеликі конструкції крокв, навісів, альтанок. Зате міцний та високотехнологічний метал – практично ідеальний матеріалдля несучих металоконструкцій.

Для виготовлення складних конструкційзастосовують прокат суцільного перерізу та труби. Профільні труби (квадрат, прямокутник) мають велику стійкість до зминання та вигину, невеликі конструкції для будинку монтують без застосування зварювання, тому для садибних будівель найчастіше використовують саме профільну трубу.

Конструкційні особливості ферм

Складові елементи конструкції ферми:

• Пояс.
• Стійка – вертикальний елемент, що з'єднує верхній та нижній пояс.
• Розкіс (підкіс).
• Шпренгель – опорний розкіс.
• Фасонки, накладки, косинки, заклепки, болти - всілякі допоміжні та кріпильні матеріали.

Висоту ферми вважають від найнижчої точки нижнього пояса до верхньої точки. Проліт – відстань між опорами. Підйом – відношення висоти ферми до прольоту. Панеллю називають відстань між вузлами пояса.

Види ферм із профтруби

Ферми поділяються за контуром поясів. Бувають двопоясні та трипоясні різновиди. У невеликих спорудах застосовуються простіші двопоясні ферми. Кожен різновид має певний ухил та висоту залежно від довжини прольоту та форми ферми.

Типи ферм за обрисами поясів: балки з паралельними поясами (прямокутні), трикутні (двосхили та односхилі), трапецієподібні (двусхатні та односхили), сегментні (параболічні), полігональні (багатокутні), консольні; з ламаним піднятим або увігнутим нижнім поясом та різноманітною формою верхнього пояса; арочні з горизонтальним та арковим нижнім поясом; складні комбіновані форми.

Ферми також розрізняють за типами ґрат – див. малюнку. У приватних спорудах найчастіше зустрічаються грати трикутного і розкісного типу - простіші і менш металомісткі. Трикутні грати зазвичай застосовуються у прямокутних та трапецеїдальних конструкціях, розкісні – у трикутних.

Перш ніж зводити будь-яку конструкцію, слід визначитися із вибором матеріалу. При покупці металевого профілю або труб слід уважно оглянути заготовки – чи немає тріщин, раковин, напливів, нестиковок по шву, великої кількості пом'ятих та погнутих заготовок. При покупці оцинкованих матеріалів – бажано переконатися як покриття – чи немає відшарувань та напливів.

При покупці необхідно вимагати копію сертифіката та чек. Обов'язково потрібно переконатися у відповідності до товщини стінки труби заявленої в документах. Труби в гаражі на коліні не зробиш, і підробок не буває, але на погану якість матеріалу можна натрапити, тому купувати краще у досить великих магазинах.

Який матеріал вибрати для каркасу

Найчастіше для каркасу садибних будівель або покрівлі будинку вибирають сталь. Для дуже невеликих конструкцій іноді використовують алюмінієві і зазвичай у покупних виробах (тентах, гойдалках). Для зведення металоконструкцій можна використовувати труби порожнього перерізу та профілю суцільного перерізу (коло, смугу, квадрат, швелер, двотавр).

Величезною перевагою прямокутних і квадратних труб у порівнянні з профілем тієї ж ваги є висока стійкість до зминання та інших деформацій. Тому суцільні профілі можна замінити набагато легшими профтрубами – це дуже значно полегшує (в 2 рази і більше) і здешевлює конструкцію трубчастого типу.

Розміри перерізу труб вибирають залежно від довжини прольоту та відстані між опорами та фермами. У приватних садибах навіси та інші конструкції не дуже великі, і можна скористатися порадами спеціалістів або знайти готові креслення в інтернеті.

На відстані між опорами до 2 м для невеликих навісів з прольотами довжиною до 4 м підійдуть профілю 40×20х2 мм, при прольотах до 5 м – 40×40х3, 60×30х3 мм; прольотах довші за 5 м – 60×40х3, 60×60х3 мм. Якщо планується автомобільний навіс на дві машини шириною 8-10 м, профіль потрібно від 60×60 до 100×100 з товщиною стінки 3-4 мм. Розміри профілю залежить від відстані між фермами.

Профтруби надходять у продаж відрізками довжиною 6 і 12 м. При довжині 12 м метал витрачається більш економно, але для транспортування таких труб потрібен довгомір. Перед покупкою матеріалів слід продумати, як ви відрізатимете заготовки і скільки їх розміститься в трубі довжиною 6 м або 12 м, і підрахувати, скільки відрізків профтруби Вам знадобиться.

Орієнтуватися на номінальну вагу не можна – вага 1 м.п. у конкретній партії відрізнятиметься від номінального, і швидше за все у бік збільшення (виготовляти вироби з більш товстою стінкою вигідніше продавцям – ціна йде за тонну). При покупці за вагою матеріал доведеться докуповувати та довозити – а це зайві витрати.

Переваги та недоліки різних металів

Практично для конструкційних профільних труб використовуються сталі наступних видів: вуглецеві звичайної якості та якісні, конструкційні, леговані. Труби бувають із захисним цинковим покриттям. Використовують і алюміній – але рідко для невеликих, частіше сезонних конструкцій. Алюмінієві профілюзастосовують для невеликих конструкцій.

Традиційно для невеликих конструкцій у приватній садибі для будівництва сталевих конструкцій з фермами застосовують вуглецеву сталь Ст3сп, Ст3пс, іноді оцинковану. Така сталь має достатню міцність для забезпечення надійності конструкції, різниці корозійної стійкості у всіх трьох типів сталей практично немає.

Якщо на конструкції потраплятимуть опади, рано чи пізно проржавіють і вироби з конструкційних та вироби з легованих сталей. Невелика кількість легуючих елементів від корозії не захищають (для конструкцій можна застосовувати низьколеговані сталі типу 30ХГСА, 30ХГСН, 38ХА – у вміст легуючих елементів у них 2-4%, і на корозійну стійкість ця кількість не впливає).

За міцністю конструкційні та леговані сталі повинні бути трохи довговічнішими за вуглецеві – вони більш стійкі до циклічних навантажень. Але ця якість у сталей проявляється після термообробки - а загартування з відпусткою можуть покоробити труби, і зазвичай таку термообробку на готових виробах ніхто не робить. На безшовних трубах може бути проведений відпал – після відпалу в металі знімається залишкова напруга (наклеп), але він стає м'якшим.

Конструкційні сталі (20А, 45, 40, 30А) мають вищу якість та вищу ціну. Леговані сталі ще дорожчі (і є ймовірність, що Вам продадуть труби зі сталі 3 замість легованої). Тому при монтажі конструкцій шириною менше 20 м немає сенсу купувати профтруби з легованої або конструкційної сталі. Застосовувати оцинковану профтрубу має сенс, якщо монтаж буде проводитися за допомогою краб-систем.

Якщо монтаж буде здійснюватися шляхом зварювання, зварні шви іржавітимуть так само швидко, як і звичайний метал без покриття. Але якщо ретельно стежити за швами, регулярно проводити антикорозійну обробку (очищення, ґрунтовку, фарбування), то оцинкована труба краще. Якщо ж Вам потрібен тимчасовий навіс на 10 років для будматеріалів, а потім Ви навіс зносите - тим більше не морочтеся, купуйте звичайні труби з вуглецевої сталі без покриття.

Якщо Ви плануєте зводити на ділянці дуже великий навіс або ангар із великою довжиною прольоту, варто звернутися до професійних будівельників та зробити проект – вони визначать, яку сталь Вам обрати.

Зробити самому або замовити

Ферми для навісу над машиною чи покрівлі альтанки мають невеликі розміриі просту конструкцію– найчастіше трикутну з кількома підкосами та стійками. Виконати таку конструкцію можна і самостійно, якщо у Вас є хоча б початкові навички зварювальника та Ви не боїтеся освоювати нові роботи.

Але виготовлення ферм вимагає акуратності, наявності помічника, дуже рівної ділянки в садибі – для розкладання та зварювання конструкцій, наявності зварювального апарату та часу. Можна замовити готові конструкції на заводі чи будівельній фірмі, а змонтувати самому.

Вимоги до розрахунку профільної труби для будівництва ферми

При розрахунках розмірів та товщини стінки профільних труб, потрібних для спорудження Ваших металоконструкцій; враховуються такі умови:

• Розміри металоконструкції, і, зокрема, довжина, крок опор – відстань між опорами.
• Висота опор та ферм.
• Форма ферм.
• Можливі особливості геологічних умов (сейсмічна активність, можливість зсувів).
• Вага покриття.

Що буде, якщо розрахувати неправильно

При неправильних розрахунках можливі такі наслідки:

• Конструкції ферми деформуватимуться під вагою снігу, мокрого листя.
• У самому невдалому випадку конструкції деформуватимуться під власною вагою.
• Вся конструкція може обрушитися за сильного вітру.
• Деформація рано чи пізно призведе до руйнування ферми та всієї конструкції, що є небезпечним для людини і може пошкодити предмети, що знаходяться під навісом – машину, наприклад.
• Неміцна та рухлива конструкція призводитиме до руйнування покрівлі, покладеної на ферму.
• При застосуванні занадто потужного та важкого профілю невиправдано зростають витрати на матеріали та роботи під час зведення металоконструкції.

Проектуємо ферму та її елементи

Повний та точний розрахунок навантаження на ферму разом із епюрами складний, і для його виконання слід звернутися до фахівців.

При проектуванні великих навісів, ангарів, гаражів з металоконструкцій точний розрахунок необхідного профілю необхідний, але для будівництва невеликих навісів або альтанок у приватній садибі можна скористатися загальновідомими рекомендаціями фахівців.

Для дуже маленьких конструкцій (навіс у вольєрі для тварин, навіс над запасом дров) достатньо використовувати труби розміром 40×20 мм із товщиною стінки 2 мм; для альтанок та навісів над столами, барбекю чи місцями відпочинку – 40×40 мм із товщиною стінки 3 мм; навіс над місцем для автомобіля – від 60х40 до 100х100 мм з товщиною стінки 3-4 мм.

Якщо ферм і опор у навісу кілька крок опор менше 2 м, можна взяти більш тонку трубу, якщо всього 4 опори і дві ферми і довжина прольоту 6-8 м і більше - більш товсту.

Допустимі навантаження на ферми наведені в таблиці:

Ширина прольоту, м Розмір труби на товщину стінки, мм	1	2	3	4	5	6
Для профільної труби
40×40х2	709	173	72	35	16	5
40×40х3	949	231	96	46	21	6
50×50х2	1165	286	120	61	31	14
50×60х3	1615	396	167	84	43	19
60×60х2	1714	422	180	93	50	26
60×60х3	2393	589	250	129	69	35
80×80х3	4492	1110	478	252	144	82
100×100х3	7473	1851	803	430	253	152
100×100х4	9217	2283	990	529	310	185
120×120х4	113726	3339	1484	801	478	296
140×140х4	19062	4736	2069	1125	679	429
Для прямокутної труби (при вертикальному розташуванні більшої сторони)
50×25х2	684	167	69	34	16	6
60×40х2	1255	308	130	66	35	17
80×40х2	1911	471	202	105	58	31
80×40х3	2672	658	281	146	81	43
80×60х3	3583	884	380	199	112	62
100×50х4	5489	1357	585	309	176	101
120×80х3	7854	1947	846	455	269	164

Креслення та схеми

При виготовленні металоконструкцій виконання креслення з точними розмірами є обов'язковим! Це дозволить закупити потрібну кількість матеріалу, заощадить час при складанні та підготовці заготовок, дозволить без проблем проконтролювати розміри металоконструкції в процесі монтажу і вже готової споруди. В даному випадку від точності складання залежить безпека Вас і Ваших домочадців - споруда, що впала від снігу або від вітру, може принести багато бід.

Основи розрахунку ферми

Типи ферм залежать від форми покрівлі, а форми покрівлі споруди в садибі вибирають залежно від призначення та розташування металоконструкцій. Консольні та примикаючі до будинку ферми зазвичай виконують односхилими трикутними, окремі навіси – з полігональними, трикутними, сегментними конструкціями та арками. Мiсце для вiдпочинку в саду може мати шести- та восьмисхилий покрівля або покрівля фантазiйної конструкції з фермами нестандартної конструкції.

Для розрахунку ферм необхідно розрахувати навантаження на покрівлю та одну ферму. При розрахунках враховують навантаження снігового покриву, покрівельного покриття, решетування, вага самих конструкцій. Точні розрахунки – завдання для професіонала-будівельника. Основою для розрахунку є СП 20.13330.2016 «Навантаження та впливи. Актуалізована редакція СНіП 2.01.07-85» та СП 16.13330.2011 «Сталеві конструкції. Актуалізована редакція СНіП II-23-81».

Для розрахунків застосовуються метод вирізування вирізування вузлів (ділянок, де стрижні з'єднані шарнірно); метод Ріттера; метод заміни стрижнів Геннеберга. У сучасних комп'ютерних програмах найчастіше застосовується метод вирізування вузлів.

Краще користуватися готовим типовим проектомабо нашими рекомендаціями щодо вибору профілів. Зібрати ферму простої трапецієподібної або трикутної конструкції не надто складно, і за наявності досвіду зварювання та монтажу металоконструкцій самостійний монтажнавісів та альтанок цілком можливий. Якщо Ви хочете спорудити великий навіс із довжиною ферми 10 м і більше – потрібно виконати проект у спеціалістів.

Вплив кута нахилу

На конструкцію ферми насамперед впливає кут нахилу скатів (ската). Кут нахилу вибирається насамперед залежно від форми покрівлі та розміщення металоконструкції. У прилеглих до будівель навісів повинен бути більший кут нахилу покрівлі - для більш швидкого скочування снігу, що сповзає з покрівлі, і стоку води, що ллється.

У одиночних конструкцій кут нахилу покрівлі може бути меншим. Кут нахилу залежить також від кількості опадів, що випадають у Вашому регіоні – чим більше опадів, тим більше має бути кут нахилу покрівлі. Чим крутіший покрівля, тим менше опадів на ній затримується.

Невеликий ухил ската - до 15° - використовується на невеликих навісах, що окремо стоять. Висота ската приблизно дорівнює 1/7-1/9 довжини прольоту. Застосовують ферми трапецієподібної форми.

Ухил від 15 ° до 22 ° - висота ската дорівнює 1/7 довжини прольоту.

Ухил від 22 ° до 30 ° - 35 ° - висота ската дорівнює 1/5 довжини прольоту, при такому ухилі застосовують зазвичай трикутні конструкції, іноді з ламаним нижнім поясом для полегшення конструкції.

Параметри базових кутів

Для правильного розрахунку кількості та довжин окремих елементів ферми із профтруби необхідно визначити базові кути між елементами. У випадку нижній пояс перпендикулярний опорам, верхній пояс має нахил до горизонталі залежно від кута нахилу покрівлі. Оптимальний кут нахилу розкосів до горизонталі/вертикалі - 45 °, стійки повинні бути вертикальні.

Точний кут нахилу покрівлі або задається проектом, або знаходиться за наведеними вище співвідношеннями ( для ухилу до 15 ° - висота ската приблизно дорівнює 1/7-1/9 довжини прольоту; для ухилу від 15 ° до 22 ° - 1/7 довжини прольоту; для ухилу від 22 ° до 30 ° - 35 ° - висота ската дорівнює 1/5 довжини прольоту).

Визначивши точний кут нахилу покрівлі, визначають довжини заготовок виготовлення ферми – ця інформація знадобиться під час виконання робіт.

Істотні фактори вибору ділянки

Якщо є вибір, для встановлення металоконструкцій слід вибрати рівну ділянку, не схильний до зсувів і заболочування. Але в невеликих присадибних ділянках вибору найчастіше немає – навіс для машини розміщують одразу за воротами, веранду біля будинку, альтанку у глибині ділянки. Можливо, ділянку доведеться вирівняти, інколи осушити.

Якщо є небезпека сповзання пластів землі, або Ви проживаєте в сейсмонебезпечному районі, проектування проекту будь-якої конструкції вище за собачу будку слід надати професіоналам для забезпечення Вашої ж безпеки.

Як розрахувати навантаження

Снігове навантаження на 1 м² покрівлі розраховується за СП 20.13330.2017 «Навантаження та впливи. Актуалізована редакція БНіП 2.01.07-85»залежно від регіону. Під час розрахунків береться не площа покрівлі, а площа проекції покрівлі на горизонталь. Аналогічно розраховується вага обрешітки та покрівельного покриття. По кресленню розраховується вага однієї ферми і множиться їх кількість.

Навантаження на одну ферму розраховується розподілом суми загального навантаження на покрівлю снігу, ваги решетування та покриття, ваги самих конструкцій, на кількість ферм.

Вхідні двері та козирок

Козирки над вхідними дверимамають невеликі розміри та виконуються консольними.

У ширину козирок повинен дорівнювати ширині ганку + по 300 мм з кожного боку. По глибині навіс повинен закривати сходи. Довжина козирка дорівнює сумі довжини майданчика та щаблів. Довжина верхнього майданчика повинна бути в півтора рази ширша за двері, тобто 0,9×1,5 = 1,35 м. Плюс по 250 мм на кожну сходинку.

Наприклад:

для ганку з двома ступенями і шириною 1200 мм розміри площі, що накривається (горизонтальної проекції козирка) рівні:

довжина (глибина козирка) = 1,35 + 2×0,25 = 1,85 м;

ширина = 1,2+0,3×2 = 1,8 м.

Безкоштовні програми для розрахунку

• На сайті http://sopromatguru.ru/raschet-balki.php.
• На сайті http://rama.sopromat.org/2009/?gmini=off.

Приклад розрахунку

Приклад розрахунку ферми окремого навісу для автомобіля середнього класу (D):

Ширина автомобіля 1,73 м, довжина 4,6м.

Мінімальна ширина ферми між опорами:

1,73 + 1 = 2,73 м, для зручності відчинення дверей приймаємо ширину 3,5 м.

Ширина ферми з урахуванням звисів покрівлі:

3,5+2×0,3 = 4,1 м.

Довжина навісу:

4,6+1=5,6 м, приймаємо довжину 6 м.

За такої довжини можна встановлювати опори через 2 м або менше. Для полегшення несучих конструкцій приймаємо відстань між опорами 1,5 м-коду.

Форму покрівлі приймаємо трикутну двосхилий – вона найпростіша у виготовленні та одночасно економічна за витратою матеріалів. Кут нахилу покрівлі приймаємо 30 ° - при такому куті нахилу на покрівлі не буде затримуватися сніг і опале листя.

Висота ферми в центрі (центральної стійки) дорівнюватиме:

Разом: довжина нижнього пояса ферми становить 4,1 м; верхнього пояса – дві половинки по 2,355 м, загальна довжина 4,71 м, стійка у центрі має висоту 1,16 м.

Для таких коротких ферм цілком достатньо використовувати квадратну трубу 40×40 мм із товщиною стінки 3 мм.

Основні етапи робіт з виготовлення та монтажу ферм своїми руками

До монтажу ферм виконують роботи з планування ділянки, встановлення опор, бетонування фундаментів опор, приварювання бічних зв'язків або бічних ферм. Потім монтують поперечні ферми.

Порядок виконання робіт з виготовлення та монтажу ферм:

• На рівній поверхні зварюють ферми.
• Обробляють ферми антикорозійною ґрунтовкою, двічі фарбують. Не фарбують місця під приварювання ферм до опор. Ці роботи можна виконати і після монтажу ферм, але на висоті фарбувати незручно.
• Піднімають ферми, встановлюють на опори, вивіряють кути та горизонтальність, приварюють до опор. Ці роботи виконує бригада із кількох людей.
• Зафарбовують місця зварювання.
• Монтують решетування, укладають покрівельне покриття.

Як зварити ферми

Складання ферм проводять на рівній площадці. Перед збиранням нарізають заготовки, зачищають від іржі, зішліфовують задирки на зрізах. Елементи ферми скріплюють струбцинами, перевіряють розміри, кути, площинність. Зварюють конструкцію з одного боку, дають охолонути, перевертають на інший бік. Знімають струбцини та проварюють другий бік. Потім шліфують валик на шві. Особливості зварювання ферм Ви можете побачити на нашому відео:

Якщо у Вас невеликі навички зварювальника та монтажника, можна замовити виготовлення ферми у спеціалізованій організації чи бригаді.

Висновок

Влаштування навісу, монтаж ферм – складна кваліфікована робота. Невеликі навіси та альтанки можна виконати самостійно за допомогою членів сім'ї.

Монтаж великих металоконструкцій краще довірити бригаді фахівців. Але за професіоналами теж потрібний контроль. Ми прощаємось з нашим шановним читачем і сподіваємось, що наша стаття допоможе Вам розібратися у видах ферм, виборі конструкції, матеріалу та порядку проведення робіт із спорудження навісів та альтанок на Вашій ділянці. Підписуйтесь на розсилку нашого сайту, наводьте друзів, ділитесь цікавою інформацією із співрозмовниками у соцмережах.