Rosnerud-spb.ru

Ремонт СПБ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как рассчитать металлическую ферму для навеса?

Ферма из профильной трубы

Металлические фермы – это стержневые системы, состоящие из поясов и решеток. Благодаря ребрам жесткости, такие конструкции не деформируются даже при восприятии значительных нагрузок. В зависимости от сложности формы, могут изготавливаться непосредственно на месте строительства или в условиях специализированных производств. Популярным материалом для изготовления ферменных конструкций является профильная труба квадратного или прямоугольного сечения.

Расчет фермы для навеса. Проекты металлического навеса из профильной трубы и поликарбоната, их эскизы и чертежи

Перед созданием навеса арочной формы своими руками делается чертеж и расчет всех элементов и узлов крепления.

Арочный навес из поликарбоната

Чертеж и проект помогут решить вопросы относительно номенклатуры и количества приобретаемых строительных материалов, интерьера и экстерьера металлической конструкции и дизайна всего участка.

Чертеж навеса из поликарбоната

Поэтому содержание проекта представляет собой:

• Расчет прочности опор и ферм;

• Расчет сопротивления крыши ветровой нагрузке;

• Расчет нагрузки на кровлю в виде снега;

• Эскизы и общие чертежи металлического навеса арочной формы;

• Чертежи основных элементов с их габаритами;

• Проектно-сметная документация с расчетом количества и стоимости стройматериалов.

Основа конструкции металлического навеса по чертежу — стропильная ферма. Расчет формы, толщины, сечения и расположение откосов фермы сложен. Главные элементы фермы — пояса верхнего и нижнего вида, образующие пространственный контур. Сборка арочной фермы для навеса производится по арочным балкам. Особенность арочной фермы — минимизация изгибающих моментов в конструктивных поперечных сечениях. При этом материал арочной конструкции сжимается. Поэтому производимые чертеж и расчеты осуществляются по упрощенной схеме, где кровельная нагрузка, нагрузка крепежной обрешетки и снежной массы равномерно распределяются всей площади.

Проект навеса из поликарбоната

Проект навеса и его чертеж включают в себя следующие расчеты:

• Реакция горизонтальных и вертикальных опор, напряжение в поперечных направлениях, что повлияет на подбор сечения несущего профиля;

• Кровельные снеговые и ветровые нагрузки;

Районирование территории РФ по расчетному значению веса снегового покрова

• Сечение внецентренно сжатой колонны.

Какие фермы использовать?

Существуют на рынке готовые фермы, которые обладают стандартными размерами и иными подходящими параметрами. Но дополнительно можно сделать фермы для навеса своими руками, а особенно это актуально в ситуациях, когда требуется получить действительно необычную конструкцию, имеющую специфические габариты и характеристики.

Делать элементы можно из разных материалов, но наиболее часто для этих целей используются металлические трубы или профили.

Важно! Если выбираются для работы трубы, то они должны быть квадратными или прямоугольными.

Металлическую ферму для навесов целесообразно использовать по разным причинам:

  • высокая прочность, обусловленная наличием ребер жесткости, причем даже при сильных нагрузках не получится согнуть профиль, обладающий квадратным сечением;
  • стоимость металлических труб считается приемлемой, так как процесс производства не требует использования специфической технологии или дорогостоящего оборудования, но рекомендуется выбирать горячекатаные изделия;
  • сама форма труб из металла считается удобной для использования, поэтому их крепление будет простым и быстрым, а также процесс сварки облегченным.

Из металлических прямоугольных труб сформировать нужную конструкцию не составит труда с помощью стандартной сварки. Далее для обшивки используется поликарбонат, причем расстояние между соседними элементами должно быть таким, чтобы было действительно удобно выполнять все работы по креплению материала.

Как правильно рассчитать навес из металла

Если у застройщика нет опыта в расчётах таких конструкций, то к проектированию нужно отнестись с большим вниманием, так как от результатов вычислений будет зависеть прочность и надёжность всего сооружения.

Готовый навес должен быть очень жёстким и прочным, чтобы справляться не только с собственной массой, но и снеговыми и ветровыми нагрузками, характерными для региона застройки. Расчёты можно делать в любой программе или вручную по формулам.

В первую очередь в проекте необходимо учесть все вводные данные:

  1. Тип (форма) крыши. От этого параметра будет зависеть конфигурация ферм и поясов каркаса. Для навеса крышу чаще всего делают односкатной или арочной. В первом случае и строительство, и расчёты произвести проще всего. Форма крыши определяет и тип кровельного материала. Например, не подойдет профнастил на арочный навес с малым радиусом, так как он имеет ограничения на изгиб, зависящие от формы профиля и размера волны. В этом случае используют мягкую черепицу или поликарбонат.
  2. Общие размеры конструкции и планировка участка. Эти данные помогут определить точки установки несущих опор конструкции и понять, с каким шагом будут установлены фермы. Длина пролётов покажет, насколько мощными и габаритными должны быть фермы.
  3. Угол наклона и коэффициент скольжения кровельного материала. Эти показатели дают понять, как хорошо снег будет сходить с навеса. Для проведения таких расчётов также необходимы данные об экстремальных точках ската и их удалённости друг от друга. Посчитать всё это без программного обеспечения очень сложно.
  4. Полные и полезные размеры частей кровельного материала, расстояние между точками установки крепежа. Это основные параметры, которые задают шаг поясов обрешётки (прогонов) в стропильной системе навеса.
Читать еще:  Как клеить ГВЛ на стену и пол — ответы на вопросы

Получив все исходные данные, можно начинать расчёты. Стартуют они с определения параметров прогонов, которые нужно проверить на прогиб. Для этого находят равномерно распределённую, линейную нагрузку (на прогон будут действовать собственная масса, вес снега и профлиста или любого другого кровельного материала).

Чтобы нагрузку на квадратный метр перевести в линейную, нужно умножить её величину на ширину грузовой площади. Ширина грузовой площади рассчитывается по расстоянию между прогонами.

Как видно из чертежа, наименьшая ширина нагрузки у крайних балок П1 и П5. Это значение равно расстоянию между прогонами, разделённому на 2. Срединные прогоны, если расстояние между ними строго одинаковое, будут нести в два раза большую грузовую площадь.

По схеме это значение определяется как А2+Б2 и так далее. Чтобы не утруждать себя дополнительными расчётами, нужно разбить пролёт на одинаковые отрезки. Для профнастила оптимальный шаг поясов составляет 0,5 м. Поэтому можно взять это значение как ширину грузовой площади и для крайних поясов, так как их делают из того же материала.

Пример расчёта

Для примера возьмём профлист, средняя нагрузка от которого на квадрат составляет 5,4 кг. Умножаем это значение на 0,5, и получаем 2,7 кг/м. Далее нужно полученное число умножить на коэффициент безопасности нагрузки 1,05. В цифрах — 2.7*1,05=2,835 кг/м.

Аналогично вычисляем линейную нагрузку от снега (это значение зависит от региона): 50*0,5*1,4=35 кг/м. Коэффициент безопасности по нагрузке от снега составляет 1,4.

Далее складываем нагрузки и получаем общую линейную нагрузку на каждый метр прогона: 2,835+35=37,835кг/м.

Теперь идём в любой из калькуляторов, подходящих по функционалу и вычисляем прочность прогона. Программа будет учитывать вес самого прогона и выдаст варианты изделий по ГОСТу, способных нести соответствующие нагрузки.

В калькуляторе указывается длина элемента, которая задаётся запланированным расстоянием между стропилами (фермами).

В таблице Д.1 документа СП20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» указан способ определения максимального прогиба в зависимости от его длины.

Программа для расчёта ферм для навесов и козырьков «Ферма» знает все указанные в таблице порядки и данные

Предположим, расстояние между несущими фермами составляет 2 500 мм. Это значение нужно разделить на 150. Получаем 16,66 мм – это максимально допустимый прогиб для прогона такой длины.

Забив все значения в калькулятор, где уже определён тип трубы, получаем фактический прогиб прогона. Сопоставив его с эталонным, определяем, справится ли элемент с нагрузкой. Если прогиб превышен, ставим более прочные трубы и повторяем расчёты.

Далее по аналогии рассчитываем нагрузку на сами фермы, добавив в расчёты их собственную массу.

Завершается расчёт определением параметров стоек. За основу берётся стойка, расположенная ближе всего к центру нагрузки.

При расчёте используется значение площади нагрузки, так как опора представляет собой точку, на которую оказывается давление со всех сторон, и нет линейного распределения давящих сил.

Получаем площадь нагрузки, перемножив между собой перпендикулярные оси нагрузки, разделённые на 2. Полученное значение будет в кг/м 2 .

Далее площадь нужно поочерёдно умножить на массу (на м 2 ) профлиста, снега, прогонов и ферм. Полученные значения умножаются на коэффициенты безопасности, а затем складываются. Результат нужно перевести в килоньютоны, умножив на 10 и разделив на 1000.

Все полученные значения и планируемая высота стоек вносятся в калькулятор, который выдаёт параметры профтрубы.

Узнайте из видео: как подобрать профтрубу для навеса.

Несколько советов относительно монтажа своими руками

Сварка перед болтовыми соединениями имеет ряд значительных преимуществ:

  • отсутствие утяжеления конструкции болтами;
  • устойчивость к деформациям;
  • продолжительный срок эксплуатации;
  • меньшая стоимость проведения работ;
  • равномерное распределение веса металла;
  • быстрое возведение фермы.

Единственным случаем, когда следует отдать предпочтение болтам – это применение оцинкованных труб, поскольку сварка разрушает слой цинка, в результате чего возможно появление коррозии.

Виды ферм

Металлические фермы из трубопроката отличаются трудоемкостью в монтаже, но они экономичнее и легче конструкций из сплошных балок. Профилированная труба, которую изготавливают из круглой путем горячей или холодной обработки, в поперечном разрезе имеет вид прямоугольника, квадрата, многогранника, овала, полуовала или плоскоовальную форму. Удобнее всего монтировать фермы из квадратных труб.

Ферма – это металлоконструкция, в состав которой входит верхний и нижний пояс, а также решетка между ними. К элементам решетки относятся:

  • стойка – располагается перпендикулярно к оси;
  • раскос (подкос) – устанавливается под наклоном к оси;
  • шпренгель (вспомогательный подкос).

Конструктивные элементы металлической фермы

Фермы в первую очередь предназначены для перекрытия пролетов. За счет ребер жесткости они не деформируются даже при использовании длинных конструкций на сооружениях с большими пролетами.

Изготовление металлических ферм производится на земле или в производственных условиях. Элементы из профильных труб обычно скрепляются между собой при помощи сварочного аппарата или клепок, могут использоваться косынки, парные материалы. Чтобы смонтировать каркас навеса, козырька, крыши капитальной постройки, готовые фермы поднимают и крепят к верхней обвязке согласно разметке.

Читать еще:  Полировка металла жидкими красками

Для перекрытия пролетов применяются различные варианты ферм из металла. Конструкция может быть:

  • односкатной;
  • двухскатной;
  • прямой;
  • арочной.

Треугольные фермы, изготовленные из профильной трубы, используются как стропила, в том числе для монтажа простого односкатного навеса. Металлоконструкции в виде арок пользуются популярностью благодаря эстетичности внешнего вида. Но арочные конструкции требуют максимально точных расчетов, поскольку нагрузка на профиль должна распределяться равномерно.

Треугольная ферма для односкатной конструкции

Как выбрать материал и правильно варить их ↑

Создание и самостоятельная установка навесов возможны при небольших габаритах сооружения. Фермы для навесов в зависимости от конфигурации поясов могут быть изготовлены из профилей или стальных уголков. Для относительно небольших конструкций рекомендуется выбирать профильные трубы.

Подобное решение имеет ряд преимуществ:

    Несущая способность профильной трубы напрямую связана с ее толщиной. Чаще всего для сборки каркаса используют материал с квадратом 30-50х30-50 мм в сечении, а для сооружений небольшого размера подойдут трубы и меньшего сечения. Для металлических труб характерна большая прочность и это при этом, что они весят намного меньше, чем цельный брусок из металла. Трубы сгибаются – качество необходимое при создании криволинейных конструкций, например, арочных или купольных. Цена фермы для навесов относительно небольшая, поэтому купить их не составит особого труда.
    На такой металлический каркас можно удобно и достаточно просто уложить практически любую обрешетку и кровлю.

Способы соединения профилей ↑

Как можно сварить навес

Среди главных достоинств профильных труб следует отметить безфасоночное соединение. Благодаря такой технологии, ферма для пролетов, не превышающих 30 метров, получается конструктивно простой и обходится относительно недорого. Если ее верхний пояс достаточно жесткий, то кровельный материал можно опереть непосредственно на него.

Безфасоночное сварное соединение обладает рядом достоинств:

    существенно снижается масса изделия. Для сравнения отметим, что клепанные конструкции весят на 20%, а болтовые – на 25 % больше. снижает трудозатраты и расходы на изготовление. стоимость сварки небольшая. Более того, процесс можно автоматизировать, если использовать аппараты, которые позволяют бесперебойно подавать сварную проволоку. полученный шов и присоединяемые детали получаются одинаково прочными.

Из минусов следует отметить необходимость наличия опыта проведения сварочных работ.

Крепление на болты

Болтовым соединением профильных труб пользуются не так уж редко. Преимущественно его используют для разборных конструкций.

К основным преимуществам такого вида соединения относят:

    Простую сборку; Отсутствие необходимости в дополнительном оборудовании; Возможный демонтаж.
    Увеличивается вес изделия. Потребуются дополнительные крепежные детали. Болтовые соединения менее прочные и надежные, нежели сварные.

Выполнение поставленной задачи

Навесы имеют достаточно широкую сферу применения:

  • Оборудование автомобильных стоянок открытого типа, которые выступают более дешёвой альтернативой капитальным гаражам.

Защита автомобиля от атмосферных осадков

  • Обустройство остановок общественного транспорта, козырьков магазинов и даже рекламных баннеров.
  • Создание веранд и беседок. Ещё один вариант сэкономить на постройке полноценного садового домика – создать надёжную крышу с прочными стойками.

Дачный навес из поликарбоната

При этом их надёжность обеспечивается за счёт металлических ферм, которые прочно связывают между собой лаги и опорные столбы. Такая конструкция в случае правильной установки прослужит вам долго и качественно. Начать же следует с выбора подходящих материалов.

Из чего лучше всего изготовить ферму

Наилучшим образом с такой задачей справятся металлические трубы с прямоугольным или квадратным сечением, которые обладают несколькими важными для нашего случая достоинствами:

  • Высокая прочность за счёт наличия рёбер жёсткости. Если круглое изделие согнуть вполне доступно в домашних условиях, то с профильной такой фокус не удастся.
  • Доступная цена, благодаря относительно несложной технологии производства. Лучше всего подходят горячекатаные образцы.
  • Удобная форма. Крепление плоских стенок своими руками осуществляется гораздо проще, чем закруглённых, это касается как сварки, так и болтов.

При выборе размеров руководствуйтесь такими правилами:

Ширина навеса, смРазмер сечения трубы, ммТолщина стенки трубы, мм
До 45040 на 202
450-55040 на 402
Более 55060 на 302
40 на 403

Что нужно учесть в расчётах

Совет: если вы хоть немного сомневаетесь в правильности ваших вычислений, то рекомендуется проконсультироваться у специалиста, так как цена возможной ошибки окажется гораздо выше его платных услуг.

Перед тем, как рассчитать ферму для навеса, обзаведитесь счётной машинкой и специализированной программой, которая находится в свободном доступе в интернете.

Подойдёт любой обыкновенный калькулятор

Расчет конструкции навеса предполагает выполнение следующих действий:

  1. Выбор схемы структуры фермы: арочная, односкатная, двухскатная или прямая. Здесь следует учесть выполняемые будущим навесом функции, используемые при его возведении материалы и личные предпочтения.

Двухскатный навес, покрытый металлочерепицей

  1. Далее определяются габариты всего сооружения. При этом важно осознавать то, что в случае увеличения высоты навеса возрастает и его несущая способность. Следовательно, в таком случае стоит позаботиться о дополнительной установке нескольких рёбер жёсткости, которые усилят прочность объекта.
  2. В том случае, когда пролёт превышает 35,9 м, требуются вычисления для строительного подъёма, чтобы определить каков будет изгиб погашения, направленный обратно от воздействий на конструкцию.
  3. Также определяются параметры панелей фермы в соответствии с удалённостью друг от друга компонентов, осуществляющих передачу нагрузки.
  4. Оканчиваются расчёты нахождением удалённости одного узла от другого, наиболее часто этот параметр равен ширине панелей.

Совет: можно использовать старые готовые проекты, лишь подставив в них свои значения. Это значительно облегчит задачу и поможет избежать банальных ошибок.

Пример выполнения расчётов

Для примера возьмём навес, обладающий следующими параметрами:

Читать еще:  Гидроизоляция пола в квартире перед стяжкой
ПараметрЗначение
Ширина9 м
Уклон8 градусов
Величина пролёта4,7 м
Предполагаемая нагрузка снега84 кг/м²
Высота стойки2,2 м

Одним краем ферма будет опираться на кирпичное здание, а другим на специально установленную колонну. Для её создания возьмём трубы с сечением 45 на 45 мм и толщиной стенки 4 мм.

Схема железной фермы

Проведя вычисления с помощью специальных программ, мы получим следующие значения для создаваемой фермы:

ПараметрЗначение
Вес150 кг
Вертикальная нагрузка на одну стойку1,1 т
Коэффициент надёжности1
Величина пролёта4,7 м (совпадает с навесом)
Высота40 см
Количество панелей в верхнем поясе7

Советы по монтажу

Сразу стоит отметить, что сварка имеет ряд преимуществ перед осуществлением болтовых соединений:

  1. Отсутствие утяжеления болтами, что позволяет добиться меньшего веса итоговой конструкции и, соответственно, меньшей нагрузки на конструкцию.
  2. Высокая устойчивость к возможным деформациям. Сварочный шов более прочен и надёжен.
  3. Длительный эксплуатационный срок, который равен долговечности используемых компонентов.
  4. Меньшая стоимость реализации. Электроды дешевле качественных болтов.
  5. Равномерное распределение металла. Исключается перекос давления на несущие сваи.
  6. Высокая скорость возведения сооружения. Профессиональный сварщик достаточно быстро справляется с поставленной задачей.

Совет: единственный случай, когда лучше использовать болты, это тогда когда вы применяете оцинкованные трубы.
Потому что сварка разрушает слой цинка, повышая опасность возникновения коррозии.

Как сварить ферму для навеса собственными силами? Если у вас уже готовы все расчёты, подобран материал, и вы умеете пользоваться сварочным аппаратом, то процесс не будет представлять для вас ничего сложного.

На фотографии показано, как правильно варить металлическую ферму

Единственное, на что ещё следует обратить внимание, так это на то, как варить углы такого сооружения: через один.

Порядок выполнения работ

Чтобы сварить ферму для навеса правильно, нужно придерживаться следующего порядка действий:

  1. Нарезаются основные стойки, на которых будет находиться вся конструкция. Для шестиметрового навеса потребуется шесть стоек. Лучше взять профильную трубу 80 х 80 или 100 х 100 мм.
  2. Опоры бетонируются в землю на глубину 800 мм. Четыре стойки должны располагаться по углам металлоконструкции, а две посередине длинных балок. Чтобы равномерно распределить нагрузку, стойки не обязательно устанавливать на самый угол, а можно отступить внутрь на 600 мм. Это уменьшит нагрузку на провисание по всей длине.
  3. Высота стоек берется исходя из потребностей владельцев и вида транспортного средства. Для легкового автомобиля достаточно 210 см. Небольшой микроавтобус заедет под 250 см (это чистый размер без учета забетонированного участка). Опоры монтируются по уровню и дается достаточно времени, чтобы раствор застыл. Важно выставить одинаковую высоту опор над уровнем пола, чтобы избежать перекоса крыши. Но незначительную погрешность можно устранить путем подкладывания в зазор металлического квадрата.
  4. Если навес монтируется рядом с кирпичной стеной, то роль опор с оной стороны могут играть закладные, которые устанавливаются в несущую конструкцию на уровне, соответствующем забетонированным опорам с противоположной стороны.
  5. Элементы фермы собираются на земле. Раскладываются нижняя и верхняя балки, между которыми ввариваются вертикальные стойки.
  6. Когда неравнобедренный треугольник готов, привариваются раскосые перемычки. Эта ферма откладывается в сторону и изготавливается следующая.
  7. Когда все шесть ферм готовы, между опорами необходимо протянуть длинные продольные балки, соединяющие три стойки в ряд. Они послужат основой для расстановки.
  8. Поочередно поднимаются и привариваются фермы на расстоянии 150 см друг от друга.
  9. Сразу происходит их скрепление поперечными перемычками, привариваемыми через каждые 50 см по всей длине верхнего пояса.
  10. Швы вверху тщательно зачищаются болгаркой, чтобы выступы не мешали прижимать кровельный материал.
  11. Все изделие красится и в верхнем профиле сверлятся отверстия для фиксации перекрытия.
  12. Поликарбонат прикручивается на специальные термошайбы.

Изготовление подобной фермы доступно даже начинающему сварщику. Важно следить за хорошим проваром нижнего пояса к опорам, на который будет приходиться ключевая нагрузка. Но благодаря собственным усилиям получится сделать простой и надежный навес.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector