Изготовление арочных ферм своими руками

Как сделать фермы из профильной трубы – виды и способы монтажа

В основе перекрытия любой хозяйственной постройки, будь то жилой дом, ангар, промышленный цех или целый стадион, закладывают специальный каркас – ферму. Наибольшей популярностью в последнее время стали пользоваться фермы из профильной трубы. О том, какие бывают разновидности ферм из профильных труб, а также как сделать расчеты для изготовления той или иной конструкции, мы расскажем далее в материале.

Существует очень много разновидностей металлических ферм из профильной трубы, а в некоторых случаях они даже становятся основой для дымоходов. Но чтобы вся конструкция была прочной и надежной, нужно правильно выполнить чертеж, по которому будет изготавливаться каркас.

Разнообразие металлических ферм из трубы

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

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

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

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

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

По форме фермы из стальных профильных труб можно разделить на:

• прямые;
• арочные;
• односкатные и двускатные.

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

Чертеж фермы из стального профиля

Составление чертежа и расчет фермы из профильной трубы производится с соблюдением такой методики:

1. В первую очередь следует заняться расчетами планируемой или фактической длины помещения, например, гаража, ангара, сарая или летнего навеса из профильной трубы. Полученные данные будут учитываться при просчетах высоты фермы из профиля. А вот длина стального каркаса может варьироваться в зависимости от угла наклона крыши.
2. Следующим шагом определяют, какой формы профиль будет использован. Выбор в значительной степени зависит от функционального назначения ангара, угла уклона крыши, а также типа кровельного материала.
3. После проведения всех замеров предстоит выяснить, возможно ли будет транспортировать ферму на место монтажа, если ее сборку производить на стройплощадке.
4. Придется позаботиться и об оснащении механизма для строительного подъема кровли, если по длине объект достигает величин в пределах 12-36 метров.
5. Далее производятся расчеты параметров панелей, исходя из уровня предполагаемых нагрузок, которым постройка будет подвергаться перманентно или периодически. Для фермы из треугольного профиля наклон будет составлять 45º.
6. На конечном этапе закладывают шаг между узлами и изготавливают чертеж будущей фермы из профильной трубы, исходя из полученных данных.

Отметим, что для получения максимально правильных расчетов при подготовке чертежей для арочной фермы, лучше воспользоваться инженерным калькулятором. К тому же, в помощь проектировщикам сейчас разработаны специальные компьютерные программы и алгоритмы, так что нет необходимости считать вручную.

Как рассчитать арочную профильную ферму

Для того чтобы разобрать методологию расчета арочной фермы из профильной трубы, приведем пример с конкретными цифрами.

Отдельные участки фермы будут размещены на расстоянии в 105 см, причем максимальная нагрузка приходится на узловые точки. При этом высота арки не будет больше 3 метров. Более того, желательно выполнить арку с высотой в 1,5 м, что сделает ее более прочной, безопасной и достаточно привлекательной внешне. Длина фермы (L) будет равна 6 метрам, а стрела нижнего пояса (f) составляет 1,3 метра. В нижнем ярусе радиус окружности (r) будет равен 4,1 метрам, а угол между радиусами равняется α=105.9776º.

Для расчета длины профиля для нижнего яруса, воспользуемся формулой:

mн – длина профиля для нижнего яруса;

R – радиус окружности;

π – постоянная величина.

Таким образом, получим следующий расчет:

mн=3,14×4,1×106/180 = 7,58 метров.

При этом в нижнем поясе шаг между угловыми точками составит 55,1 см, а вот для крайних отрезков по обеим сторонам в поясе шаг нужно определить самостоятельно. Можно воспользоваться округленным значением в 55 см, однако, в любом случае нежелательно увеличивать длину шага.

Если ферма из профиля требуется для сооружения небольших размеров, то можно ограничиться количеством пролетов в 8-16 штук. Если взять меньшее число пролетов, то панели по длине будут достигать 95,1 см с шагом между поясами в пределах 87-90 см. При наибольшем же числе отрезков шаг будет равен 40-45 см.

Нормативы расчета профиля для фермы

Для правильного выбора профиля, особенно, если он будет использоваться в крупных конструкциях, следует отталкиваться от показателей СНиП:

• 07-85 – сведения о характере зависимости между весом конструкционных элементов сооружения и воздействием снежных нагрузок;
• П-23-81 – последовательность проведения работ со стальными профильными трубами.

Руководствуясь указанными документами, можно определиться, какую разновидность фермы избрать для того или иного типа постройки, какой заложить угол наклона кровли, а также правильно подобрать сечение и размеры профильной трубы для опорных столбов. В частности, регулярность и интенсивность осадков в зимний период может в значительной степени влиять на выбор профиля для фермы. Читайте также: «Как сварить ферму из профильной трубы – инструкция и рекомендации».

Для наглядности, рассмотрим реальный пример расчетов для односкатной фермы из профильной трубы. Строиться будет навес с размерами 4,7×9 метров. В передней части он должен опираться на опорные столбы, а задняя часть будет закреплена на жилом доме. Расположена постройка будет в Краснодарском крае, где уровень снеговой нагрузки в зимнее время составляет 84 кг/м 2 . Общий уклон конструкции составит всего 8 градусов.

Каждая из стоек будет иметь высоту в 2,2 метра, и весить порядка 150 кг. При этом нагрузка на них будет достигать 1100 кг. В таком случае неприемлемы ни круглые, ни овальные профильные трубы. Воспользоваться нужно квадратными 45 мм профилированными изделиями с толщиной стенки в 4 мм.

Как вариант, конструкцию фермы можно слегка видоизменить, добавив к ней 2 параллельно идущих пояса с косой решеткой между ними, в таком случае можно обойтись профилями со стенкой 3 мм и сечением 25 мм. Высота фермы в 40 см предполагает использование профилированных труб сечением 35 мм и стенками в 4 мм.

Соотношение сечения профиля и толщины стенок в зависимости от нагрузки можно найти в ГОСТ 30245.

Чтобы профили в арочной ферме были защищены от воздействия окружающей среды и были надежны, они должны быть изготовлены из качественного материала, предпочтительно, из легированной стали с достаточным включением углерода.

Практические советы по расчету ферм из профилированных труб

При разработке проекта металлической фермы стоит обращать внимание на ряд нюансов:

• чтобы облегчить общий вес металлической фермы, можно при строительстве ангара установить вспомогательные решетки – вариант приемлем, если наклон крыши достаточно мал;
• ломаная форма нижнего пояса поможет существенно сократить массу конструкции со средним углом уклона;
• прочность кровли можно обеспечить, если размещать фермы с шагом не более 175 см.

Сборка и сварка ферм из профилированных металлических труб должна производиться с соблюдением таких норм:

1. Для прочного соединения всех конструкционных деталей сооружения применяют спаренные уголки и прихватки.
2. В нижнем поясе для сварки элементов используются равносторонние уголки.
3. Для верхнего пояса фермы при сварке используют двутавровые уголки. Фиксируются встык они по наименьшим сторонам, имеющим различную длину.
4. Чтобы нагрузка была равномерно распределена по всей конструкции, используют парные швеллеры и пластины-накладки. Как правило, таким приемом пользуются, когда нужно сделать навес длиннее.
5. Все сварные швы по завершении работ нужно тщательно перепроверить. После этого можно произвести зачистку.
6. Если нужно, то в конце производится окрашивание фермы антикоррозийным составом. Если же профиль из легированной стали, то в покраске он не нуждается.

Таким образом, для многочисленных построек хозяйственного или промышленного применения очень часто изготавливают фермы из профилированных труб. Ввиду значительной сложности и трудоемкости процесса расчетов, проектирование и создание чертежа лучше доверить профессионалам.

Источник

Фермы для навеса. Что такое, зачем нужны, виды, как сделать и цены готовых ферм для навеса

Современное обустройство частных домов предполагает комфорт и уют на всех этапах. Это касается внешней отделки и обустройства ландшафтного дизайна на улице. При этом сегодня принято ставить навесы, которые предполагают размещение автомобилей под крышей, а также строительство беседок, навесов для подхода к крыльцу и других нужд.

Навесы бывают разные. Их отличают формы кровельных конструкций, площадь покрытия, а также сложность производства и другие нюансы. Но всегда в конструкции навеса есть ферма. Это элемент кровли, который направлен для защиты внутреннего пространства от воздействия атмосферных осадков. Предлагаем подробнее узнать о фермах, познакомиться с их разновидностями, узнать особенности их изготовления своими руками.

Что такое ферма?

Фермы для навеса – это своего рода изделия из металла. Они могут быть изготовлены самостоятельно, а могут быть куплены под размер вашего навеса, для чего нужен только проект. По сложности, ферма может быть прямой, либо округлой, где последнее предполагает гибку.

Металл, используемый для изготовления, может варьироваться по толщине и площади сечения. Чем толще используемый металл, тем тяжелее будет нагрузка на основание, но в то же время, навес или другая металлоконструкция сможет легче сопротивляться внешним факторам. Это ветер, снег, дождь и другие воздействия.

Зачем нужны фермы?

Что касается видов металлоконструкций, для которых применяется «ферма», выделяют следующие направления:

• Навес для машины, беседка, козырек.
• Крытая парковка, укрытие для колодца, летняя веранда.
• Летняя стройплощадка и другие места.

Таким образом, фермы из профильной трубы для навеса используются везде, где будет облегченная конструкция, с возможностью выдерживать большие нагрузки. Изготовление фермы почти всегда индивидуально, разве что это не касается типовых проектов. Когда ее делают своими руками, то сначала изготавливают один шаблон, под него подгоняются детали, их сваривают, а, затем, по шаблону делают все остальные похожие элементы.

Что касается количества ферм на один пролет, то это рассчитывается исходя из планируемой нагрузки на кровлю. В основном, на каждом промежуточном столбе ставится ферма. Иногда ее подгоняют под тип используемого кровельного материала.

При этом если для металлочерепицы и профлиста это фактически не имеет значения, то для поликарбоната фермы стоит размещать так, чтобы стык листа был на металле. Иначе поверхность кровли может деформироваться.

Необходимость применения ферм склоняется к их дешевизне, поскольку из аналогов, такой конструктив самый дешевый, долговечный и надежный. Форма конструкции такова, что нагрузка размещается максимально равномерно, что даже при обильном количестве снега на крыше не скажется на продолжительности эксплуатации.

Виды ферм

В зависимости от конструкции, расположения навеса, территориальных особенностей участка и других факторов, выбирается тип фермы. Их много, но в целом их можно с группировать по следующим категориям:

1. Прямоугольные фермы. Этот вариант может применяться при больших нагрузках на металлокаркас. Он формируется посредством объединения 4 круглых или профилированных труб, между которыми свариваются распорки. Все из перечисленных элементов могут соединяться между собой при помощи сварки, на болтовые соединения, на специальные коннекторы.

За счет того, что каркас рассчитан на большие нагрузки, металлокаркас может соединяться в трибуны, барные подвесы для освещения. В зависимости от назначения, каркас может быть изготовлен из нержавеющей или обычной трубы. В зависимости от нагрузки, диаметр и сечение трубы может меняться. В случае с круглой трубой, диаметр варьируется от 25 до 50 мм и даже более, с шагом в 5 мм и разной толщиной стенки.

2. Арочные фермы для навеса. Такой вариант наиболее сложен, и часто, в домашних условиях, без применения специального прокатного станка, арочная ферма не может быть изготовлена. Здесь важен точный прокат каждого элемента.

Виды ферм для навеса

В случае с навесами, арочная разновидность применяется на болтовом и сварочном соединении. При изготовлении крытых разборных платформ, монтаж выполняется на сборные клипсы для быстрого последующего демонтажа.

3. Плоские фермы для навеса. Этот тип конструкции наиболее дешевый в производстве. Для дома он вполне подойдет, поскольку выдержит нагрузку даже по площади более 50 квадратных метров. Именно такие удобно делать самому, изготовив макет и в дальнейшем собирая конструкцию по образу.

Фермы для навеса своими руками из профтрубы для быта зачастую собирают из материала сечением 40 на 40 мм, толщиной стенки детали от 2-3 мм. Шаг опор рассчитывается индивидуально. Возможность подобрать наклон позволяет спланировать разный конструктив. Плоские конструкции иногда образуют в квадратные фермы, усиливая несущую способность.

4. Треугольные фермы. Применение такого конструктива делает металлокаркас прочным, эстетичным, рассчитанным на большие нагрузки. В быту почти не задействован, поскольку дорого, но в промышленности, для обеспечения удобной установки световых и звуковых приборов. Если не применяется сварное соединение, то конструктив получается разборным, удобным в демонтаже.

В остальном, разновидности могут комбинироваться, что зависит от конкретной задачи и планируемых финансовых вложений в проект. Для дома применяется сварочное соединение с шагом между двумя отдельными фермами не более 1,75 метров.

Расчет фермы для навеса

Выполняя расчет фермы для навеса, важно руководствоваться не только общим удобством расположения, но и эстетикой, а также углом наклона крыши, конфигурацией кровельной системы и другими параметрами. Можно подготовить чертеж фермы для навеса, сопоставить запланированные размеры с территорией и удобством подъезда, правильно разместить ворота, продумать систему отвода воды и снежные скаты.

Делать ферму будем из профильной трубы. Это наиболее доступный материал, удобный в сварке. Параметры профильной трубы мы узнаем чуть позже, поскольку их необходимо тщательно рассчитать. Для начала, определите длину общей металлической конструкции.

Именно от этого будет зависеть и высота подъёма земли до конька, а также тип кровельной системы. Проще всего обустраивать односкатную крышу, но при таком обустройстве важно помнить, что максимальным шагом между двумя соседними фермами должно быть расстояние не более 1, 75 м.

Определив для себя угол наклона по индивидуальным параметрам, вычисляют угол наклона обрешётки. В среднем, специалисты делают его 30 градусов в плоскости, либо запиливают под 45. Так нагрузка будет распределена равномерно.

Какого-то особого расчета для навесов, длина которых не превышает значение в 30 м, не требуется. Но, экономить тоже не стоит, поскольку выбирая металлопрокат с тонкими стенками, вы не сможете гарантировать жесткость сварных частей. Будет вибрация, а в зимнее время года, от снега, металлокаркас может просесть.

Предлагаем подробнее рассмотреть предварительный расчёт, условившись, что мы будем строить односкатный навес, размерами 6 на 4 м. Для прочности, следует использовать металлический профиль 30 на 30 мм сечением, с толщиной стенки не менее полутора мм. Определившись с наклоном крыши, понимаем, что нижний пояс фермы будет составлять 4 м.

Верхний составит порядка 4,5 м. Прежде всего, необходимо обустроить вертикальные направляющие из того же материала. Наибольшую сторону делаем порядка 0,6 м, наименьшую по факту, исходя из расчетного угла наклона. Далее, делим верхний ряд профиля на равные части.

К нижней части привариваем промежуточные поперечины. Эти поперечины ещё называют раскосыми перемычками. Они должны быть изготовлены из той же стали, что и основной каркас. Если, есть возможность сэкономить, то можете заменить поперечины на трубу, сечением 20 на 20 мм.

Ранее мы говорили, что при односкатной конструкции кровельной системы, следует выбрать шаг ферм не менее чем 1,75 мм. Для пущей надежности выбираем шаг, равный 1 м. Итого, на 6 м подойдёт порядка 5 подобных ферм. Их следует монтировать на предварительно установленные опоры, затем следует сварить все в единое целое, после чего закрепить поликарбонат, используя специальные перемычки из профиля 20 на 20 мм.

Как сделать своими руками?

Начинается всё с установки столбов. Для опорных частей лучше использовать сталь толще. Должны быть столбы сечением 60 на 60 мм, толщиной стенки не менее 2 мм. Их следует установить под местами будущего расположения ферм.

Для односкатной конструкции величина составляет 1,5 м. Устанавливая столбы, следует углубить их на величину промерзания, то есть на глубину не менее чем 1,2 м. По высоте тоже желательно сразу определиться, установив их с учётом будущего уклона.

Когда столбы установлены, связывают общую конструкцию в единый металлический каркас. Для этого используют профтрубу, которая шла на столбы, но толщина стенки должна быть большая, порядка 3 мм. Когда каркас связан воедино, начинают строить фермы.

Изначально делают шаблон. Это первая, эталонная ферма под навес. Для неё мы будем брать профтрубу сечением 30 на 30 мм, толщиной стенки не менее полутора мм. Сильно тяжёлую брать тоже не надо, поскольку равномерно распределив фермы, мы сможем обеспечить прочность даже со сталью, толщиной до 2 мм.

Чтобы определить угол наклона фермы, необходимо в пропорции, нарисовать прямоугольную конструкцию. То есть, мы, зная примерную ширину будущего навеса, откладываем необходимую величину подъема фермы с одной из сторон, и получаем прямоугольный треугольник.

Фермы для навеса своими руками

Таким образом, мы сможем рассчитать гипотенузу, исходя из школьного курса знаний. Получив основные части, добавляют к элементам конструкции минимальную сторону нашей трапеции, после чего выполняют сварные работы. Рекомендовано выполнять сварочные работы на небольшие прихватки.

Это поможет в случае некорректного расчёта избавиться от сварочного шва. Когда мы сварили основной каркас фермы, рекомендовано выполнить примерку. Мы должны поднять его на металлический каркас основы, обратить внимание на угол наклона.

Если нас всё устраивает, снимаем ферму, тщательно завариваем все швы, завариваем открытые стороны профильной трубы, чтобы в зимнее время года сюда не попадала вода и металл не деформировался. Далее, эту ферму снимают, после чего выполняют разделение двух частей на равные доли и проваривают поперечины.

Для работы потребуется качественный сварочный инвертор, специальная машинка, позволяющая пилить металл под углом. Многие обходятся покупкой станины для болгарки, что тоже можно использовать в работе. Когда эталонная часть готова, изготавливают все последующие части.

Затем, устанавливают первую и последнюю сторону, натягивают нитку, производят установку всех частей. То есть, все элементы должны находиться в одной плоскости. Когда общий каркас готов, выполняют сварные работы по установке обрешётки. Здесь может быть использована профтруба 20 на 20 мм, которая свяжет фермы воедино. В дальнейшем к этой трубе, включая сами фермы, мы будем прикручивать поликарбонат или профлист.

Примерные затраты на производство фермы своими руками

И так, чтобы изготовить ферму своими руками, нам потребуется вложить определённое количество денежных средств. В основном деньги уйдут на покупку металла. Давайте посчитаем, сколько обойдётся нам ферма односкатного навеса, величиной 6 на 4 метра. Ранее мы уже говорили, что величина в нижней части плоскости фермы составит 4 метра.

При этом косая часть, которая определяет уклоны крыши, составить, 4,5 метра. На длинную боковую часть пойдёт порядка 0,6 метра, на короткую часть, 0,2 метра. Толщина стали, применяемой в работе заготовки, составит 0,2 мм. Итак, кроме всего прочего, нам ещё потребуются поперечины в количестве 4 штук, с интервалом не менее, 0,6 м.

Что касается основной части, то на сварку каркаса пойдёт порядка 10 м металла. По стоимости профтрубы сечения 30 на 30 мм, толщиной стали 2 мм, мы потратим порядка 1000 руб. С поперечинами в количестве 4-5 штук, эта величина вырастет до полутора тысяч за одну ферму.

Чтобы посчитать, какое количество денежных средств уйдёт на наш навес, именно на производство ферм, давайте умножим полученную величину на пять. То есть, за обустройство конструкции ферм нам придётся заплатить порядка 7.5 тыс. руб. Это немного. Для обустройства общей конструкции навеса придётся ещё сварить металлокаркас.

Это будет дороже, но с учётом обустройства 10 столбов, сечением 60 на 60 мм, а также общей связки, нам потребуется порядка 50 м профильной трубы. По стоимости это обойдется нам в районе 200 рублей за 1 погонный метр. Итого, каркас обойдется в районе 10.000 рублей. Таким образом, небольшой навес без кровельного материала обойдется в районе 20 000 руб. Это рассчитано с небольшим запасом исходя из текущих цен на металл на момент написания статьи.

Цена готовых изделий

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

В среднем, если односкатная конструкция фермы по себестоимости обходится в районе 1500 руб., то за погонный метр, специалисты берут от 1000 руб. С необходимым количеством поперечин, которые мы указали в расчёте, изделие в готовом виде будет стоить не менее 4000 рублей за единицу.

Таким образом, только за 5 наших ферм, необходимых для обустройства навеса 6 на 4 м, нам придётся заплатить 20000 руб. Цена фермы для навеса кусается и не доступна для каждого. В остальном, будьте готовы платить за изготовление самого навеса. В работу войдет бетонирование, столярные работы, покупка металла на столбы, а также другие виды решённых задач.

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

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

Источник