Ферма из профильной трубы

Ферма из профильной трубы

Применение профильных труб для установки ферм позволяет изготавливать несущие элементы, способные выдерживать повышенные нагрузки. Легкие металлоконструкции специально предназначены для разработки каркасов под обустройство дымоходов, козырьков, а также опор для крыши. Размеры и разновидности ферм подбираются исходя из особенностей применения, причем они одинаково хорошо подходят как для промышленной сферы, так и решения домашних задач. Задача специалистов заключается в правильном выполнении расчетов. В противном случае конструкция не сможет справиться с возложенной эксплуатационной нагрузкой.

Основные разновидности ферм из профильной трубы

Металлические фермы, созданные из трубопрокатных материалов, характеризуется повышенной трудоемкостью установки. С другой стороны, в отличие от сплошных балок, сооружение потребует меньших финансовых расходов, окажется легче. При производстве профилированной трубы, в основе которой лежит круглая, созданная методом холодного или горячего проката, при рассмотрении поперечного разреза имеет прямоугольную, квадратную, овальную, многогранную, полуовальную или плоскоовальную форму. Наиболее удобно устанавливать ферму из квадратной трубы.

Фермой является металлическая конструкция, включающая в себя нижний и верхний пояс. Между ними устанавливается решетка. К ее элементам относятся следующие:

  • стойки: расположены перпендикулярно по направлению к оси;
  • подкос (раскос): монтируется под наклоном;
  • вспомогательный подкос, именуемый шпренгелем.

Ферма, прежде всего, используется для перекрытия пролетов. Наличие ребер жесткости предотвращает возникновение деформаций даже в том случае, если используются длинные конструкции, имеющие большие пролеты.

Создание ведется либо в производственных помещениях, либо прямо на земле. Как правило, профильные трубы скрепляются посредством косынок, клепок, парных материалов или сварочного аппарата. Для монтажа каркаса козырька, навеса, кровли, готовую ферму поднимают и фиксируют с учетом разметки.

Чтобы эффективно перекрыть пролет, специалисты могут использовать несколько вариантов ферм из металла. Конструкция делится на несколько разновидностей:

  • двухскатная;
  • односкатная;
  • арочная;
  • прямая.

Треугольная ферма, созданная с применением профильных труб, применяется в качестве стропила, предназначенного и для установки обычных односкатных навесов. Арочные металлоконструкции популярны за счет привлекательности внешнего вида. Тем не менее они нуждаются в максимально точных расчетах, поскольку нагрузки на профиль следует распределять максимально равномерно.

Конструктивные особенности

Выбор той или иной конструкции фермы навеса из профильных труб, стропильной системы и козырьков определяется в зависимости от расчетной эксплуатационной нагрузки. Исходя из количества поясов, изделия делятся на две базовые категории:

  • опоры, посредством которых формируется единая плоскость;
  • подвесная конструкция, состоящая из нижнего и верхнего пояса.

При ведении строительства допускается применение ферм с различными контурами:

  • с параллельными поясами (наиболее экономичный и конструктивно простой вариант, сборка ведется посредством идентичных элементов);
  • треугольные односкатные (все опорные узлы имеют повышенный запас жесткости, благодаря чему конструкция способна выдерживать серьезную внешнюю нагрузку). Показатели материалоемкости, как правило, небольшие;
  • полигональные (справляются с нагрузками, вызванными тяжелым настилом, но при этом являются сложными в установке);
  • фермы с трапецеидальным контуром (во многом похожи на полигональную ферму, но рассматриваемый вариант характеризуется простотой конструкции);
  • двухскатная треугольная ферма (могут использоваться для обустройства кровли, имеющей крутые скаты, обеспечивают повышенную материалоемкость, при выполнении монтажных работ создается много отходов);
  • сегментные фермы (подойдут в случае, если заказчик планирует обустроить светопрозрачную поликарбонатную кровлю. Установка нуждается в точных расчетах, так как здесь важно создать правильные дугообразные элементы, имеющие идеальную геометрию. Так можно добиться равномерного распределения возложенной нагрузки).

В зависимости от величины наклона, типовая ферма также разделяется на несколько видов. В первом варианте угол находится в пределах от 22 до 30 градусов. Соотношение высоты к длине составляет 1 к 5. Для пролета средней и небольшой длины применяется треугольная ферма, трубы которой имеют небольшое сечение. Таким образом, достигается легкость и достаточная жесткость конструкции. При наличии длины более 14 метров применяются раскосы, поставленные в положении сверху вниз. Верхний пояс включает в себя панель длиной от 1500 до 2500 миллиметров. Соответственно, на выходе получается двух поясная конструкция, имеющая четное количество панелей. Если же пролет имеет 20 и более метров длины, важно предотвратить прогиб ферм. Подойдет монтаж подстропильной конструкции, зафиксированной с помощью опорных колонн.

Отдельного упоминания заслуживает ферма Полонсо. Главная особенность заключается в наличии 2-х треугольных систем, которые соединяются между собой с помощью затяжки. Таким образом, специалистам не надо устанавливать длинный откос в средней панели. Также суммарный вес конструкции значительно уменьшается.

Если угол составляет 15-22 градуса, высота и длина получит соотношение 1 к 7. Конструкция может использоваться для обустройства перекрытий с длиной не более 20 метров. Если увеличить высоту конструкции относительно пропорций, следуя правилам, придется создать ломаный нижний пояс.

В некоторых случаях угол не превышает 15 градусов. Отлично, если каркас для кровли или навеса обустроен из трапециевидной металлической конструкции. Сварная ферма в такой ситуации требует применения коротких стоек, обеспечивающих противодействие продольным изгибам. Металлоконструкция обязательно должна быть асимметричной, если угол варьируется в пределах от 6 до 10 градусов. При определении высоты длину пролета надо поделить на 7-9, исходя из технических особенностей проектной документации.

konstrukcia-fermi.jpg

Расчет ферм из профильной трубы

Перед расчетом фермы мастера подбирают оптимальную конфигурацию кровли с учетом угла расположения скатов, их количества и габаритов сооружения. Также важно ознакомиться с тем, какой именно контур пояса следует использовать для выбранного варианта крыши. Просчитываются эксплуатационные нагрузки, включая воздействие ветра, снег, вес рабочих, оборудования для планового сервисного обслуживания и так далее.

При составлении расчетов определяется точная высота и длина металлической конструкции. Длина всегда обязана соответствовать расстоянию, которое перекрывает конструкция, а высота может быть разной исходя из спроектированного угла и самого контура.

В процессе составления расчетов важно определить оптимальный промежуток между узлами. Решение задачи заключается в получении точной нагрузки на металлоконструкцию, подбора профильных труб.

Неправильное решение математических задач способно причинить вред жизни и здоровью рабочих. Причина простая – недостаточная жесткость, вызванная использованием слишком тонких материалов, приводит к разрушению. Именно по этой причине доверить расчеты надо только профильным специалистам, умеющим работать со специализированной программой.

Если вы все-таки решились самостоятельно просчитать конструкцию, важно опираться на справочные данные, включая СНиП и характеристики сопротивления труб на изгиб. Без владения профильными навыками справиться с такой работой крайне сложно. Решение проблемы заключается в использовании готовых примеров и подстановке своих значений в формулу.

При проектировании профессионалы составляют правильный чертеж ферм из профильных труб. Наличие заранее подготовленных чертежей, в которых указаны все элементы, способствуют ускорению и упрощению производства металлической конструкции.

Как рассчитать ферму из стальных профильных труб?

Ниже предлагаем ознакомиться с правильным расчетом металлоконструкции для обустройства навеса или каркаса из профильных труб. Работы включают в себя выполнение нескольких операций.

  1. Определение размера пролета, нуждающегося в перекрытии. Подбирается корма кровли и комфортный угол наклона скатов.
  2. Подбор контуров поясов с учетом предназначения, угла наклона, размеров и формы крыши, нагрузок.
  3. После расчета приблизительных габаритов фермы определяется возможность производства в промышленных условиях и доставки на объект автомобильным транспортом. Альтернативным вариантом является создание прямо на строительной площадке, если большая высота и длина полученного элемента не позволяет полноценно погрузить его на грузовой транспорт.
  4. Расчет габаритов панелей, опираясь на показатели нагрузки в процессе эксплуатации. Принимаются во внимание как постоянные, так и периодические напряжения.
  5. Для определения нужной высоты в середине пролета (Н) применяется ряд формул, где буквой L определяется длина фермы. Для полигональных, трапецеидальных и параллельных поясов используется формула Н=1/8×L. При этом верхний пояс должен иметь уклон, равный 1/12×L или 1/8×L. Приняв решение обустроить треугольную металлоконструкцию, составляется формула Н=1/5×L или Н=1/4×L.
  6. Раскосы решетки должны иметь угол от 35 до 50 градусов. Среднестатистический вариант – 45 градусов.
  7. Определение оптимального расстояния между узлами. Как правило, оно полностью соответствует ширине панели. При наличии пролета длиной более 30 метров надо вычислить строительный подъем.
  8. Подготовив вычисления и измерения, составляется точная схема производства фермы.

Обеспечение высокой точности расчетов возможно благодаря применению строительного калькулятора. Так вы сможете избежать несоответствия размеров.

Примеры расчетов

Для создания арочной фермы с применением профильной трубы можно воспользоваться следующим примером, когда пролет между опорными конструкциями составляет шесть метров (L). Между арками идет шаг 105 сантиметров, планируемая высота – 150 сантиметров. Полученная ферма будет иметь эстетичный внешний вид и обеспечит беспроблемное выдерживание высоких нагрузок. Стрела имеет 130 сантиметров длины (f), радиус окружности – 410 сантиметров (r). Между радиусами угол будет составлять 105.9776 градусов (a).

Нижний пояс рассчитывают по формуле mн = π×R×α/180. В качестве mн выступает длина профиля, используемого в нижнем поясе. π - это постоянная величина, равная 3.14. R являет собой радиус окружности, а α – значение угла между радиусами. Подставляя описанные выше значения, получаем в конечном итоге следующую формулу - 3,14×4,1×106/180 = 7,58 м.

Советы по установке фермы из профильной трубы

При владении навыками создания решетчатой фермы появляется возможность обустроить надежное основание под кровлю или светопрозрачный навес. Специалисты обращают внимание на ряд дополнительных факторов.

Так, например, самая прочная конструкция устанавливается из металлического профиля, имеющего прямоугольное или квадратное сечение благодаря присутствию 2-х ребер жесткости. Основные элементы металлической конструкции фиксируются посредством прихваток или уголков. Стыкуя детали каркаса в верхнем поясе, используются разносторонние двутавровые уголки. Соединяются они между собой по меньшей стороне.

Большое внимание уделяется всем сварным швам. Важно заранее убедиться в том, что они имеют достаточный запас надежности и прочности. От этого напрямую зависят показатели несущей способности. Готовую ферму доставляют наверх, а затем фиксируют к обвязке, соблюдая каждый шаг с учетом индивидуальных особенностей проекта.