Как сделать ферму из трубы. Расчет и изготовление металлических ферм из профильной трубы

Навесы давно и прочно вошли в нашу жизнь. Под навесом ваша семья собирается летним вечером, чтобы посидеть за чашкой чая, под навесом вы безбоязненно можете оставить свой автомобиль, под навесом ваш бассейн остается чистым.

Несмотря на то, что навес является простейшим архитектурным сооружением, их конструктивные особенности могут иметь большие отличия. Самый простой и легко монтируемый своими руками навес представляет собой конструкцию на четырех или более опорах, с верхней обвязкой и стропильной системой. Но такой навес подойдет только для того, чтобы защищать небольшое пространство. Для более массивных сооружений понадобятся, так называемые, фермы для навеса.

Что подразумевает под собой понятие ферма для навеса? Ферма — это каркасная конструкция из металла, у которого есть два пояса сверху и снизу. При помощи сварочного аппарата эти пояса соединяют, посредством вертикальных стоек и раскосов. Применение ферм в строительстве своими руками навесов помогает строению выдерживать повышенные нагрузки.

Готовые фермы вы можете купить, но можно сделать их своими руками. Чтобы навес или другая конструкция, построенная своими руками, получились крепкими и прочными вам понадобятся некоторые расчеты.

Форма кровли навеса. Для каждых форм, односкатных, арочных, двускатных, шатровых расчет будет производиться свой, так как вид пояса будет индивидуален.
Еще одним важным фактором будет размер навеса. Помните, чем шире просвет между фермами, тем большую нагрузку, им придется выдерживать. Делая расчет определите у скатов крайние точки по вертикали. Чем более крутой угол ската, тем меньшее количество снега на нем останется.
Зная размеры панелей сотового поликарбоната, проще сделать расчет расстояния между фермами.
Сверяясь с картами, можно рассчитать предельную нагрузку от выпадающих осадков и ветра.

Вообще, сделать расчет ферм самостоятельно не так просто, если только вы не инженер. Не имея технического образования, вы можете, имея размеры навеса, найти подходящую схему и проект в интернете. Но все же наилучшим решением проблемы будет обращение к специалисту в строительной сфере. Он поможет вам составить расчет правильно, учитывая все допустимые нагрузки, а также проконсультирует, какие именно материалы подойдут для вашего типа навеса. Исходя из этого вы можете правильно рассчитать примерную стоимость навеса, а это один из основополагающих факторов, который всех интересует перед тем как начать изготовление навеса.

Лучшим материалом для изготовления ферм всегда считались профильные трубы. Профильные трубы из нержавеющей стали имеют свои преимущества:

Профильные трубы не деформируются при больших нагрузках.
Полость внутри снижает вес труб.
Дешевизна.
Возможность создавать прочные и долговечные сооружения.

Для кровли лучше применить один из видов поликарбоната – сотовый или литой. Листы поликарбоната крепят на саморезы. Покрытие из поликарбоната позволяет создавать кровлю не подверженную коррозии,

Расчет ферм для односкатного навеса

Односкатный навес один из наиболее часто встречающихся видов подобных конструкций, которые строят своими руками и применяемых для временного хранения техники и других нужд. Стандартные размеры навеса, как правило, имеют размеры6 ширина 4 метра, длина 6 метров. Стандартные ширина плит поликарбоната 2,1 м.

Расположение ферм под плитами поликарбоната будет следующим: в середине и под краем листа. Ферма для навеса, как уже говорилось выше, будет изготовлена из квадратной профильной трубы из металлопрофиля сечением 30 мм. Длина верней трубы будет 4000 мм, нижней — 3200 мм. Квадратные трубы, играющие роль распорок должны иметь сечение 20 мм. Их соединяют с верней и нижней трубами в виде зигзага, под углом равным 25°. Далее фермы соединяются своими руками между собой, их приваривают к направляющим, изготовленным из квадратного профиля, сечение которого равно 30 мм.

Небольшое количество ферм можно соединить внизу и затем поднять наверх. Это достаточно легко сделать, но для более тяжелых конструкций придется привлечь дополнительную технику и прибегнуть к помощи третьих лиц.

Сборка каркаса с применением готовых ферм

Порядок сборки каркаса из металла выглядит так:

На размеченном участке у устанавливаются и бетонируются опоры, расположение должно быть вертикальным, что легко сделать, прибегнув к уровню или отвесу.
К установленным стойкам приваривают продольно квадратные трубы.
Ферма монтируется на земле, к поясам вверху и внизу привариваются раскосы и перемычки. Фермы поднимают на опоры и приваривают.
На расстоянии полуметра к каждой ферме приваривают перемычки, это основа для крепления листов поликарбоната.
Все металлические части зачищают, обезжиривают, грунтуют и наносят краску. Тщательная подготовка каркаса поможет защитить его от коррозии.

Необходимые условия строительства

Все строения должны соответствовать строительным нормам ГОСТ.

Чтобы обеспечить сход снега, скат навеса должен быть установлен с соблюдением угла 25-30°.

Профильные трубы должны иметь стенку не менее 3мм.

Чтобы не допустить провисания листов поликарбоната, между фермами не должно быть расстояние более 1.75 м.

Выступ листов поликарбоната за пределы каркаса на 15 см необходим, это не позволит каплям дождя попасть на металлические части.

Торцевые части листов поликарбоната закрывают профилями, чтобы предотвратить проникновение инородных предметов и воды внутрь поликарбоната.

Сделать своими руками правильно фермы можно только в том случае, если вы уже имели опыт сварочных работ. В этом случае изготовление не потребует от вас усилий, и вы сможете сварить конструкцию очень быстро.

В заключение хочется сказать, что навес конструкция долговечная, при надлежащем подходе к технической стороне строительства. Правильно произведенный расчет и применение новейших технологий позволят вам в кратчайшие сроки возвести функциональное и удобное строение.

Навес – полезное сооружение для любого участка: это хорошее временное укрытие для автомобиля, его можно установить над бассейном, под навесом можно поставить чайный стол или расположить инструменты. Но чтобы он был практичным и полезным, в первую очередь нужно позаботиться о его прочности и максимальной долговечности.

Самая простая конструкция представляет собой несколько вертикальных стоек и горизонтальную раму, к которой прикрепляются стропила для крыши, однако такое сооружение не годится для навеса большой площади. Чтобы перекрыть широкое пространство, потребуется соорудить большой каркас, а для этого нужно правильно рассчитать и сварить металлические фермы для навеса своими руками.

Ферма – это сложный металлический каркас, изготавливаемый из отдельных элементов, соединённых при помощи сварки. Основные элементы фермы – это верхний и нижний пояс, которые соединяются вертикальными стойками и раскосами. Преимущество таких конструкций в том, что они могут выдерживать значительные нагрузки и стойко переносить любые капризы природы, надёжно удерживая навес.

Можно купить такой каркас в готовом виде, а можно изготовить его самостоятельно. Для этого потребуется знание законов физики и точный расчёт. На каркас воздействуют сразу несколько сил, нужно точно определить точки равновесия, чтобы конструкция смогла выдерживать даже высокие нагрузки.

Из чего и как правильно сварить ферму для навеса? Основным материалом для их изготовления являются профильные трубы. Этот вариант обладает несколькими преимуществами:

Они могут иметь различный размер: от толщины профильной трубы зависит несущая способность конструкции. Обычно для варки каркасов используется труба квадратного сечения со стороной 3-5 см, доля маленьких сооружений можно использовать и меньшие по размерам трубы.
Профильные трубы отличаются большой прочностью и при этом намного легче, чем цельный металлический брусок. Ещё одно преимущество заключается в том, что их можно сгибать, что позволяет создавать арочные, купольные и иные криволинейные навесы.
Это относительно недорогой материал, и купить его не составит труда. Для защиты от коррозии каркас придётся обрабатывать грунтовкой и красить, тогда он прослужит намного дольше.

Как правильно рассчитать конструкцию фермы

Металлические фермы из профильной трубы для навеса рассчитываются в соответствии со СНиП 2.01.07-85, при расчётах потребуется калькулятор и специальное программное обеспечение. Проектировочные работы проводятся с учётом следующих факторов:

Схема и контуры навеса. Нужно продумать, какой будет его кровля: односкатной, двускатной, купольной, арочной, шатровой – есть множество вариантов, для каждой из которых существуют свои требования. От выбранного каркаса зависит вид верхнего и нижнего поясов фермы. Самый простой вариант – сооружение обычного навеса с односкатной кровлей.
Размеры навеса. Это очень важный параметр: чем больше расстояние между фермами, тем большую нагрузку им придётся выдерживать. Также нужно определить верхнюю и нижнюю точку ската и расстояние между ними. Чем больше наклон, тем меньше снега будет скапливаться на крыше.
Размеры панелей кровельного материала. От них напрямую зависит расстояние между фермами. Обычно для домашних навесов выбирается сотовый поликарбонат, поэтому нужно выяснить ширину листов.
Снеговая и ветровая нагрузка в регионе. Их можно узнать по специальным картам: найдите свой регион и определите, какую нагрузку должен оказывать снег на перекрытия сооружений.

Расчётная схема достаточно сложна, разобраться в ней самостоятельно будет сложно без инженерного образования. Если вам известны основные параметры будущего навеса, можно без проблем найти в сети готовый проект, чтобы не допустить ошибок в расчётах. Если же вы решили определять нагрузку самостоятельно, все расчёты лучше показать специалисту.

Необходимо учитывать, что чем больше расстояние между верхней и нижней точкой фермы, тем больше её несущая способность: снега на кровле будет скапливаться меньше, кроме того, он не будет страдать от прочих нагрузок. Однако и материала для кровли потребуется больше.

Поликарбонатные листы прикрепляются к металлическому каркасу с помощью специальных профилей, можно также использовать обычные саморезы с уплотнительными кольцами и термошайбами. С их помощью можно создать прочное крепление, защищённое от коррозии.

Пример расчёта фермы для создания простого односкатного навеса

Рассмотрим подробнее процесс строительства односкатного навеса, размер которого составляет 6х4 метра – это самое распространённое решение для временного хранения автомобиля. В качестве кровельного материала используется поликарбонатный лист, его ширина составляет 2, 1 метра.

Следовательно, фермы должны располагаться под краем каждого листа, а также посередине. Для расчёта можно использовать программное обеспечение, которое позволит наглядно представить каждый элемент и провести необходимые расчёты.

Как правильно варить фермы для навеса? Для строительства используются профильные трубы сечением 30х30 мм, длина верхних труб составляет 3900 мм, нижних – 3100 мм. Расстояние между ними составит 150 мм, по краям будут приварены наклонные распорки.

Для наклонных распорок можно использовать профильные трубы сечением 20х20 мм, они будут располагаться под углом в 25 градусов. Они должны быть приварены зигзагообразно между верхней и нижней трубой фермы.

Основой металлического каркаса станут две продольные профильные трубы сечением 30х30 мм. Между фермами будут располагаться продольные перемычки, длина которых с учётом снеговой нагрузки составит полметра. Вертикальные стойки навеса изготавливаются из такой же трубы, они должна располагаться под каждой фермой с двух сторон.

Стойки необходимо забетонировать на глубине 60-80 см, тогда они смогут выдерживать даже очень большую нагрузку. Можно использовать и другой вариант: в грунт устанавливаются бетонные закладные, к которым прикрепляются металлические стойки.

После подготовки всех материалов можно переходить к сварочным работам. Сваривать металлический каркас имеет право только человек со специальным образованием, нужно обязательно позаботиться обо всех средствах индивидуальной защиты.

В некоторых случаях большая часть элементов каркаса собирается на земле и только потом поднимается на опоры. Это позволяет упростить сварочные работы, но для монтажа тяжёлых ферм на каркас придётся привлекать людей и технику.

Процесс сборки металлического каркаса

Сварка ферм из профильной трубы для навеса и металлического каркаса проводится следующим образом:

Участок размечается, устанавливаются вертикальные опоры каркаса с помощью закладных. Можно также сразу устанавливать в ямы металлические трубы, после чего опоры бетонируются.
Укладываются продольные трубы, они привариваются к опорным стойкам.
Все элементы фермы свариваются на земле. Верхний и нижний пояс соединяются перемычками и раскосами, после чего фермы поднимаются наверх и привариваются к продольным трубам в местах расположения вертикальных стоек.
Между всеми фермами через каждые полметра по скату ввариваются продольные перемычки. Впоследствии они станут опорой для крепления поликарбонатных листов. В них проделываются отверстия для установки кровельного материала.
Все места соединений тщательно зачищаются, особенно это касается верхних граней каркаса, на которые будет укладываться поликарбонатный лист: они должны быть совершенно ровными, иначе лист не сможет лечь на каркас. Готовый каркас требует обязательных малярных работ: поверхность очищается и обезжиривается, после чего на неё наносится специальная грунтовка, и проводится покраска.

От качества сварки и соблюдения всех требований напрямую зависит прочность каркаса и надёжность навеса. Чтобы строение не обрушилось из-за строительных ошибок, сварочные работы самостоятельно лучше проводить только при наличии отработанного опыта. Лучше заплатить за вызов специалиста, чем в дальнейшем оплачивать новый навес и ремонт пострадавшего автомобиля.

Важные условия при строительстве навеса

Зная, как варить фермы для навеса, можно разрабатывать достаточно сложные сооружения, но желательно каждый проект согласовывать со специалистами. Безопасные металлоконструкции должны соответствовать требованиям ГОСТ 23118-99, техническая документация содержит все правила сборки элементов.

Минимальный уклон скатного навеса составляет 25-30°, это обеспечит постепенный равномерный сход снега. Толщина стенок профильных труб, используемых для каркаса должна составлять не менее 3 мм, это важное условие прочности.

Для перемычек фермы можно использовать трубы с толщиной стенки 2 мм. Важно знать, что расстояние между фермами не должно составлять более 1,75 метра, в противном случае нагрузка на каркас может оказаться неравномерной, и поликарбонат начнёт провисать из-за большого веса.

Поликарбонатные листы или другой кровельный материал должны выступать за пределы каркаса минимум на 10-15 см с каждой стороны – это позволит уберечь металлические элементы от попадания дождевой влаги и последующего воздействия коррозии. Боковые части поликарбонатных листов закрываются специальными профилями, чтобы в ячейках не скапливались пыль и мусор.

Как сварить ферму для навеса своими руками? На первый взгляд эта работа может показаться очень сложной, но при наличии навыка работы со сварочным аппаратом и хотя бы минимальных знаний в проектировке с ней можно справиться без привлечения специалистов.

Навес, построенный своими руками, обойдётся недорого, а служить он сможет очень долго. Кроме того, он может обладать неплохими декоративными качествами: цвет каркаса может сочетаться или контрастировать с цветом установленных поликарбонатных листов, и такое сооружение будет украшать территорию и выполнять несколько полезных функций.

Узнать подробную и расширенную информацию по теме статьи Вы сможете из книги «Деревянные дома», в которой отражены все этапы строительства дома, начиная с закладки фундамента и заканчивая устройством кровли. Цена книги = 77 рублей.

Вас также могут заинтересовать и другие КНИГИ по строительству домов из дерева своими руками.

Металлические фермы для навесов
Как выбрать материал и правильно варить их
Способы соединения профилей

Расчет арочной фермы
Расчет арочной фермы из профильной трубы онлайн
Как рассчитать длину дуги для навеса под поликарбонат

Навесы относят к категории наиболее простых сооружений, которые возводят на загородном или дачном участке. Их используют под самые разные цели: в качестве стоянки автомобилей, участка для складирования и множества других вариантов.

Конструктивно навес крайне прост. Это

каркас, основным элементом которого являются фермы для навесов, отвечающие за стабильность и прочность конструкции;
покрытие. Его выполняют из шифера, поликарбоната, стекла или профлиста;
доборные элементы. Как правило, это элементы украшения, которые располагают внутри сооружения.

Конструкция довольно проста, к тому же весит она немного, поэтому ее можно собрать своими руками сразу на участке.

Однако чтобы получить практичный правильный навес, прежде всего нужно обеспечить его прочность и долгую эксплуатацию. Для этого следует знать, как рассчитать ферму для навеса, изготовить самостоятельно и сварить или купить готовые.

Металлические фермы для навесов

Эта конструкция состоит из двух поясов. Верхний пояс и нижний соединены через раскосы и вертикальные стойки. Она способна противостоять существенным нагрузкам. Одно такое изделие, весящее от 50–100 кг может заменить балки из металла большие по весу в три раза. При правильном расчете металлическая ферма в отличие от балок, швеллеров или деревянного бруса не деформируется и не прогибается при воздействии нагрузок.

Металлический каркас одновременно испытывает несколько нагрузок, поэтому так важно знать, как рассчитать металлическую ферму, чтобы точно найти точки равновесия. Только так конструкция сможет противостоять даже очень высоким воздействиям.

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 заметку

Металлический каркас прослужит значительно дольше, если защитить его от коррозии: обработать грунтовкой и покрасить.

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.

Но при этом:

Увеличивается вес изделия.
Потребуются дополнительные крепежные детали.
Болтовые соединения менее прочные и надежные, нежели сварные.

В небольших конструкциях из профиля (до ⌀ 25 мм) для соединения подойдут особые хомуты – так называемые краб- системы.

Как рассчитать металлическую ферму для навеса из профильной трубы

Возводимые сооружения должны быть достаточно жесткими и прочными, чтобы противостоять различным нагрузкам, поэтому перед их монтажом необходимо выполнить расчет фермы из профильной трубы для навеса и составить чертеж.

При расчете, как правило, прибегают к помощи специализированных программ с учетом требований СниП («Нагрузки, воздействия», «Стальные конструкции»). Можно рассчитать металлическую ферму онлайн, пользуясь калькулятором расчета навеса из металлопрофиля. При наличии соответствующих инженерных знаний расчет можно провести и собственноручно.

На заметку

Если известны главные параметры конструкции, можно поискать подходящий готовый проект, среди выложенных в интернете.

Проектные работы выполняют на основе следующих исходных:

Чертеж. От типа крыши: одно- или двускатная, шатровая или арочная, зависит, конфигурация поясов каркаса. Самым простым решением можно считать односкатную ферму из трубы профильной.
Размеры конструкции. Чем с большим шагом будут установлены фермы, тем нагрузка, которой они смогут противостоять, будет больше. Важен также угол наклона: чем он больше, тем легче будет сходить снег с кровли. Для расчета понадобятся данные об экстремальных точках ската и их удаленности друг от друга.
Размеры элементов кровельного материала. Они играют решающую роль в определении шага ферм для навеса, скажем, из поликарбоната. Кстати, это самое популярное покрытие для сооружений, устраиваемых на собственных участках. Панели сотового поликарбоната с легкостью сгибаются, поэтому они подходят для устройства криволинейных покрытий, к примеру, арочных. Все что при этом важно, так это только то, как правильно рассчитать навес из поликарбоната.

Расчет металлической фермы из профильной трубы для навеса выполняют в определенной последовательности:

определяют величину пролета, соответствующую техзаданию;
чтобы вычислить высоту конструкции, по представленному чертежу подставляют размеры пролета;
производят задание уклона. Соответственно оптимальной форме кровли сооружения определяют контуры поясов.

На заметку

Максимально возможный шаг ферм для навеса при использовании профильной трубы равен 175 см.

Как сделать ферму из поликарбоната

Первым этапом изготовления своими руками ферм из профильной трубы для навеса является составление детального плана, на котором должны быть указаны точные размеры каждого элемента. Кроме этого желательно подготовить дополнительный чертеж конструктивно сложных деталей.

Как видите, до того, как самому изготовить фермы, необходимо хорошо подготовиться. Отметим еще раз, что в то время как при выборе формы изделия руководствуются эстетическими соображениями, то для определения конструктивного типа и количества составляющих элементов требуется расчетный путь. При проверке на прочность металлической конструкции обязательно нужно учесть также данные об атмосферных нагрузках в данном регионе.

Дуга считается предельно упрощенной вариацией фермы. Это – одна профилированная труба, имеющая круглое либо квадратное сечение.

Очевидно, что это не только самое простое решение, оно и обходится дешевле. Тем не менее дуги для навеса из поликарбоната имеют определенные недостатки. В частности это касается их надежности.

арочные навесы фото

Проанализируем, каким образом распределяется нагрузка в каждом из этих вариантов. Конструкция фермы обеспечивает равномерное распределение нагрузки, то есть сила, воздействующая на опоры, будет направлена, можно сказать, строго вниз. Это значит, что опорные столбы отлично противостоят усилиям на сжатие, то есть могут выдержать дополнительное давление снежного покрова.

Дуги такой жесткостью не обладают и не способны распределять нагрузку. Чтобы компенсировать такого рода воздействие, они начинают разгибаться. В результате возникает сила, возложенная на опоры в верхней части. Если учесть, что она приложена к центру и направлена горизонтально, то малейшая ошибка в расчете основания столбов, по меньшей мере, вызовет их необратимую деформацию.

Пример расчета металлической фермы из профильной трубы

Расчет такого изделия предполагает:

определение точной высоты (Н) и длины (L) металлической конструкции. Последняя величина в точности должна соответствовать длине пролета, то есть расстоянию, перекрывающему конструкцию. Что же касается высоты, то она зависит от спроектированного угла и особенностей контура.

В треугольных металлоконструкциях высота составляет 1/5 или ¼ часть длины, для остальных типов с прямолинейными поясами, к примеру, параллельными или полигональными – 1/8 часть.

Угол раскосов решетки колеблется в пределах 35–50°. В среднем он составляет 45°.
Важно определить оптимальное расстояние от одного узла до другого. Обычно искомый промежуток совпадает с шириной панели. Для конструкций, длина пролета в которых больше 30 м, необходимо дополнительно рассчитать строительный подъем. В процессе решения задачи можно получить точную нагрузку на металлоконструкцию и подобрать правильные параметры профильных труб.

Слишком тонкие материалы не в состоянии обеспечить достаточную жесткость, что может стать причиной разрушений. Вы сможете обеспечить высокую точность расчетов, если разберетесь, как рассчитать программой навес из металла.

В качестве примера рассмотрим расчет ферм стандартного односкатного сооружения 4х6 м.

В конструкции используется профиль 3 на 3 см, стенки которого имеют толщину в 1,2 мм.

Нижний пояс изделия имеет длину 3,1 м, а верхний – 3,90 м. Между ними устанавливают вертикальные стойки, выполненные из такой же профильной трубы. Самая большая из них имеет высоту 0,60 м. Остальные вырезают по степени убывания. Можно ограничиться тремя стойками, расположив их от начала высокого ската.

Участки, которые образуются при этом, усиливают, установив раскосые перемычки. Последние изготовлены из более тонкого профиля. К примеру, для этих целей подойдет труба сечением 20 на 20 мм. В месте схождения поясов стойки не нужны. На одном изделии можно ограничиться семью раскосами.

На 6 м длины навеса используют пять подобных конструкций. Их укладывают с шагом в 1,5 м, соединяя дополнительными перемычками поперечного расположения, выполненными из профиля сечением 20 на 20 мм. Их фиксируют к верхнему поясу, расположим с шагом 0,5 м. Панели поликарбоната крепят непосредственно к этим перемычкам.

Расчет арочной фермы

Изготовление арочных ферм также требует точных расчетов. Это связано с тем, что возложенная на них нагрузка распределится равномерно, только если созданные дугообразные элементы будут иметь идеальную геометрию, то есть правильную форму.

Рассмотрим подробнее, как создать арочный каркас для навеса с пролетом в 6 м (L). Расстояние между арками примем в 1,05 м. При высоте изделия в 1,5 метра архитектурная конструкция будет смотреться эстетично и сможет противостоять высоким нагрузкам.

При расчете длины профиля (mн) в нижнем поясе пользуются следующей формулой длины сектора: π R α:180, где значения параметров для данного примера в соответствии с чертежом равны соответственно: R= 410 см, α÷160°.

После подстановки имеем:

3,14 410 160:180 = 758 (см).

Узлы конструкции следует расположить на нижнем поясе на расстоянии 0,55 м (с округлением) друг от друга. Положение крайних рассчитывают индивидуально.

В случаях когда длина пролета меньше 6 м, сваривание сложных металлоконструкций часто заменяют на одинарную либо двойную балку, согнув металлический профиль под заданным радиусом. Хотя при этом необходимости в расчете арочного каркаса нет, однако правильный подбор профилированной трубы по-прежнему остается актуальным. Ведь от ее сечения зависит прочность готовой конструкции.

Расчет арочной фермы из профильной трубы онлайн

Как рассчитать длину дуги для навеса под поликарбонат

Длину дуги арки можно определить по формуле Гюйгенса. На дуге отмечают середину, обозначив ее точкой М, которая находится на перпендикуляре СМ, проведенном к хорде АВ, через ее середину С. Затем нужно измерить хорды АВ и АМ.

Длина дуги определяется по формуле Гюйгенса: p = 2l x 1/3 x (2l - L), где l - хорда АМ, L - хорда АВ)

Относительная погрешность формулы равна 0,5%, если дуга АВ содержит 60 град, а при уменьшении угловой меры погрешность значительно падает. Для дуги в 45 град. она составляет всего 0,02%.

Благодаря сварочному аппарату можно многое делать своими руками: отопление, водопровод, стеллаж или стол для гаража. Реально возводить и целые металлические сооружения. Например, самому сделать навес для авто, чтобы защитить его от осадков и летней жары, или построить большую беседку для семейного отдыха. Но для всех подобных конструкций потребуются фермы. Они должны послужить основой для крыши, которая будет одновременно легкой и прочной. Как сварить ферму из профильной трубы, чтобы она соответствовала всем нормам и долго служила? Какие существуют варианты по формам, и в какой последовательности выполняется процесс?

Подробнее о фермах

Фермы - это специальный каркас, включающий несколько постоянных элементов. Основу составляют два пояса (верхний и нижний), укрепляющие стойки с вертикальным расположением, и усиливающие раскосы, устанавливаемые по диагонали. Все элементы соединяются посредством сварки. Правильно сваренные фермы как из профильной трубы, так и из уголка, способны выдерживать большие нагрузки, и служить длительное время.

Это изделие можно сделать своими руками из квадратного профиля. Сечение выбирается исходя из длины пролета между опорами и высоты фермы. Для небольшого навеса, под которым будет стоять машина, подойдет труба 30 х 30 мм или 50 х 50 мм. Из нее свариваются верхний и нижний пояс, а также вертикальные стойки внутри конструкции. Раскосые перемычки можно выполнить из профиля меньшего сечения. Альтернативным вариантом материала может послужить уголок с шириной стенки 30 - 50 мм.

Такие фермы успешно подойдут, чтобы:

укрыть автомобиль от непогоды;
создать крышу над беседкой в саду;
накрыть бассейн от мусора;
обустроить домашнее хозяйство (птиц, поросят, корову);
создать аккуратный козырек над порогом.

Почему лучше из профиля

Сварка ферм из профильной трубы имеет ряд преимуществ перед другими материалами:

такие конструкции огнестойкие и не требуют специальной обработки противопожарными пропитками;
каркас способен выдерживать нагрузки собственного веса, а также от ветра или давления снега;
труба хорошо гнется в приспособлениях, что позволяет создавать разнообразные формы и дизайнерские решения;
для предотвращения коррозии достаточно покрасить материал;
профиль легко купить в любом регионе страны;
если при монтаже был сделан ошибочный рез, то балку можно восстановить путем сваривания (что не получится на деревянных балках);
профиль относительно легок ввиду полой структуры;
каркас не деформируется со временем и способен служить очень долго.

Выбор формы

Чтобы выполнить правильно сварку ферм из профильной трубы как можно быстрее, необходимо определиться с ее формой. Это зависит от типа будущей конструкции. Для навеса подойдет ферма-балка, у которой пояса расположены параллельно, или крыша имеет односкатный уклон. Более красиво смотрятся арочные фермы. Профиль гнется на трубогибе, а перекрытие выполняется из поликарбоната, который легко повторяет форму кровли.

Если нужно создать огромный навес для большого числа машин, то подойдет шедовая конструкция. А для беседки или бассейна более изыскано будет смотреться портальная или двухшарнирная ферма. Такие шатровые либо двухскатные варианты добавляют благородства в эту простую конструкцию, и вносят разнообразие в окружающие постройки.

Сварка ферм из профильной трубы: как правильно учесть нюансы

Создание навеса или другого перекрытия с использованием каркаса регулируется СНиП 2.01.07-85. Здесь подробно описаны нагрузки и воздействия, которые должны переносить подобные изделия. Если этим пренебречь, то некоторые размеры или углы будут сделаны неправильно, что приведет к последующей деформации, провисанию, или разрушению металлоконструкции. Стоит учесть и погодные условия в регионе. Если выпадает большое количество снега или дуют сильные ветра, это нужно отразить в усилении фермы путем выбора большего сечения трубы.

После выбора формы, необходимо определиться с размерами будущего объекта. Навес из профильной трубы, сваренный своими руками, может иметь площадь 4 х 6 м, или 3 х 10 м. В зависимости от этого выбирается сечение трубы. Чем дальше будут находиться точки опоры, тем более крепче должна быть ферма.

Угол наклона крыши определяется благодаря установке верхней и нижней точек конструкции. Если ферма будет высокая, то это поспособствует быстрому скатыванию снега и облегчит нагрузку на балки. Но такая модель потребует большего расхода материалов и должна иметь пространство вверху, куда будет возводиться. Для маленького дворика подойдет односкатный навес, занимающий немного места, который может быть установлен даже под деревом.

Расстояние между фермами определяется нормами СНиП, но здесь стоит учесть и размер материала, которым будет перекрываться крыша. Если это ондулин или поликарбонат, то ширину листа этого элемента стоит заложить в схему установки металлоконструкции. Свой чертеж с набросками необходимо отдать на подробный расчет специалисту, который вычислит нагрузки, или ввести параметры будущей конструкции в форму онлайн-расчета. Но можно сэкономить, и воспользоваться типовым проектом, который прошел проверку временем и различными условиями. Пример того, как создать свой простой навес, можно изучить на видео в интернете.

Делаем простой каркас 4 х 6 м

Чтобы изготовить несложную конструкцию, надежно укрывающую автомобиль от непогоды, можно воспользоваться распространенными вариантами. Первый вопрос у начинающего строителя-сварщика, это: сварка ферм из профильной трубы - как правильно рассчитать материалы? В стандартной схеме 4 х 6 метров используется профиль 30 х 30 мм, с толщиной стенки 1,2 мм.

Это будет односкатный вариант, где балки верхнего пояса имеют длину 390 см, а нижнего 310 см. Между ними устанавливаются вертикальные стойки каркаса, из того же профиля. Высота самой большой составляет 60 см. Остальные вырезаются по мере убывания. Достаточно три стойки, расположенные в первой части от высокого ската. Образованные участки усиливаются раскосыми перемычками из профиля 20 х 20 мм. Там, где верхняя и нижняя балки сходятся, вертикальных стоек не требуется. На одну ферму достаточно семь раскосов.

Получилась первая ферма. На длину навеса в шесть метров потребуется пять таких конструкций. Расстояние между ними составит 150 см. Этого достаточно для перекрытия поликарбонатом. Сами фермы соединяются дополнительными перемычками поперечного расположения по верхнему поясу, которые послужат основой для панелей кровли. Для этого подойдет труба 20 х 20 мм. Расстояние между ними составит 50 см.

Порядок выполнения работ

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

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.
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.
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.
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.
Элементы фермы собираются на земле. Раскладываются нижняя и верхняя балки, между которыми ввариваются вертикальные стойки.
Когда неравнобедренный треугольник готов, привариваются раскосые перемычки. Эта ферма откладывается в сторону и изготавливается следующая.
Когда все шесть ферм готовы, между опорами необходимо протянуть длинные продольные балки, соединяющие три стойки в ряд. Они послужат основой для расстановки.
Поочередно поднимаются и привариваются фермы на расстоянии 150 см друг от друга.
Сразу происходит их скрепление поперечными перемычками, привариваемыми через каждые 50 см по всей длине верхнего пояса.
Швы вверху тщательно зачищаются болгаркой, чтобы выступы не мешали прижимать кровельный материал.
Все изделие красится и в верхнем профиле сверлятся отверстия для фиксации перекрытия.
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.

Навес является простой архитектурной конструкцией, которая применяется в самых различных целях. В большинстве случаев его изготавливают при отсутствии гаража с накрытием на даче или для того, чтобы защитить площадку для отдыха от сильных лучей солнца. Для обеспечения надежности и прочности подобной постройки небольших размеров понадобится произвести расчет навеса. В конечном итоге можно будет получить данные, которые смогут показать, какие фермы будут использоваться и как их нужно будет варить.

Схему закрепления профильных труб можно увидеть на рис. 1.

На рисунке 1 изображена схема закрепления труб

Как рассчитать фермы для навеса своими руками?

Для того чтобы произвести расчет подобной конструкции для навеса, понадобится подготовить:

Калькулятор и специальное программное обеспечение;
СНиП 2.01.07-85 и СНиП П-23-81.

При проведении расчетов надо будет выполнить следующие действия:

Прежде всего понадобится выбрать схему фермы. Для этого определяются будущие контуры. Очертания нужно выбирать исходя из основных функций навеса, материала и других параметров;
После этого надо будет определить габариты изготавливаемой конструкции. Высота будет зависеть от типа кровли и используемого материала, веса и других параметров;
Если размеры пролета превышают 36 м, понадобится произвести расчет для строительного подъема. В данном случае имеется ввиду обратный погашаемый изгиб от нагрузок на ферму;
Необходимо определить размеры панелей сооружения, которые должны соответствовать расстояниям между отдельными элементами, которые обеспечивают передачу нагрузок;
На следующем этапе определяется расстояние между узлами, которое чаще всего равняется ширине панели.

При произведении расчетов следуйте таким советам:

Понадобится все значения высчитать в точности. Следует знать, что даже малейший недочет приведет к ошибкам в процессе произведения всех работ по изготовлению конструкции. Если нет уверенности в собственных силах, то рекомендуется сразу же обратиться к профессионалам, которые имеют опыт в проведении подобных расчетов;
Для облегчения работы можно использовать готовые проекты, в которые останется лишь подставить имеющиеся значения.

На этом фото изображено металлическое укрытие

В процессе выполнения расчета фермы следует помнить, что в случае ее увеличивающейся высоты будет увеличиваться и несущая способность. В зимнее время года снег на подобном навесе практически не будет накапливаться. Для того чтобы увеличить прочность конструкции, следует установить несколько прочных ребер жесткости.

Для сооружения фермы лучше всего использовать трубу из железа, которая имеет небольшой вес, высокую прочность и жесткость. В процессе определения размеров для подобного элемента понадобится учитывать следующие данные:

Для конструкций небольших размеров, ширина которых составляет до 4,5 м, понадобится использовать трубу из металла 40х20х2 мм;
Для конструкций, ширина которых составляет менее 5,5 м, нужно использовать трубу с размерами 40х40х2 мм;
Если ширина фермы составит более 5,5 м, лучше всего применить трубу 60х30х2 мм или 40х40х3 мм.

В процессе планирования шага ферм следует учитывать, что максимально возможное расстояние между трубами навеса составляет 1,7 м. Только в таком случае можно будет сберечь надежность и прочность конструкции.

Пример расчета ферм для навеса

В качестве примера будет рассмотрен навес шириной 9 м уклоном в 8°. Пролет сооружения составляет 4,7 м. Нагрузки снега для региона находятся на уровне 84 кг/м²;
Вес фермы составляет приблизительно 150 кг (следует взять маленький запас на прочность). Вертикальная нагрузка составляет 1,1 т на стойку с высотой 2,2 м;
Одним концом ферма будет опираться на стенку постройки из кирпича, а вторым - на колонну для опоры навеса с помощью анкерных болтов. Для изготовления фермы используется квадратная труба 45х4 мм. Следует заметить, что с подобным приспособлением достаточно удобно работать;
Лучше всего изготавливать фермы с параллельными поясами. Высота каждого из элементов составляет 40 см. Для раскосов используется труба сечением 25х3 мм. Для нижнего и верхнего пояса применяется труба 35х4 мм. Козырьки и другие элементы нужно будет сварить друг с другом, потому толщина стенки будет 4 мм.

В конечном итоге можно будет получить следующие данные:

Расчетное сопротивление для стали: Ry = 2,45 T/см²;
Коэффициент надежности - 1;
Пролет для фермы - 4,7 м;
Высота фермы - 0,4 м;
Число панелей для верхнего пояса конструкции - 7;
Углы нужно будет варить через один.

Все нужные данные для расчетов можно будет найти в специальных справочниках. Однако профессионалы рекомендуют производить расчеты подобного типа с помощью использования программного обеспечения. Если будет допущена ошибка, то изготавливаемые фермы сложатся под воздействием нагрузок снега и ветра.

Как рассчитать ферму для навеса из поликарбоната?

Навес является сложной конструкцией, поэтому перед приобретением определенного количества материала понадобится смета. Каркас для опоры должен иметь возможность выдерживать любые нагрузки.

Для того чтобы произвести профессиональный расчет конструкции из поликарбоната, рекомендуется обратиться за помощью к инженеру с опытом подобной работы. Если навес являет собой отдельную конструкцию, а не пристройку к частному дому, то расчеты усложнятся.

Уличная кровля состоит из столбиков, лаг, ферм и покрытия. Именно эти элементы и нужно будет рассчитывать.

Если планируется изготовить навес из поликарбоната арочного типа, то не получится обойтись без использования ферм. Фермы являются приспособлениями, которые связывают лаги и опорные столбики. От подобных элементов будут зависеть размеры навеса.

Навесы из поликарбоната, в качестве основы которых применяются металлические фермы, изготавливать достаточно сложно. Правильный каркас сможет распределять нагрузку по опорным столбикам и лагам, при этом конструкция навеса не будет разрушаться.

Для монтажа поликарбоната лучше всего использовать профильные трубы. Основной расчет фермы - учет материала и уклона. К примеру, для односкатной навесной конструкции с маленьким уклоном применяется неправильная форма фермы. Если конструкция имеет маленький угол, то можно использовать металлические фермы в форме трапеции. Чем больше радиус структуры арки, тем меньше существует возможностей задержки снега на кровле. В данном случае несущая способность фермы будет большой (рис. 2).

На рисунке 2 изображен будущий навес покрытый поликарбонатом

Если используется простая ферма домиком размерами 6х8 м, то расчеты будут такими:

Шаг между столбиками для опоры - 3 м;
Количество металлических столбиков - 8 шт;
Высота ферм под стропами - 0,6 м;
Для устройства обрешетки крыши понадобится 12 профильных труб с размерами 40х20х0,2 см.

В некоторых случаях можно сэкономить путем уменьшения количества материала. К примеру, вместо 8-ми стоек можно установить 6. Можно также сократить обрешетку каркаса. Однако не рекомендуется допускать потерю жесткости, так как это может привести к разрушению сооружения.

Подробный расчет фермы и дуги для навеса

В данном случае будет производиться расчет навеса, фермы которого устанавливаются с шагом 1 м. Нагрузка на подобные элементы от обрешетки передается исключительно в узлах фермы. В качестве материала для кровли используется профнастил. Высота фермы и дуги может быть любой. Если это навес, который примыкает к основной постройке, то главным ограничителем является форма кровли. В большинстве случаев сделать высоты фермы больше 1 м не получится. С учетом того, что понадобится делать ригеля между колоннами, максимальная высота составит 0,8 м.

Схему навеса по фермам можно увидеть на рис. 3. Голубым цветом обозначаются балки обрешетки, синим цветом - ферма, которую нужно будет рассчитывать. Фиолетовым цветом обозначаются балки или фермы, на которые будут опираться колонны.

В данном случае будет использоваться 6 ферм треугольной формы. На крайние элементы нагрузка будет в несколько раз меньше, чем на остальные. В данном случае металлические фермы будут консольными, то есть их опоры располагаются не на концах ферм, а в узлах, которые изображены на рис. 3. Такая схема позволяет равномерно распределять нагрузки.

На рисунке 3 изображена схема укрытия по фермам

Расчетная нагрузка составляет Q = 190 кг, при этом снеговая нагрузка равна 180 кг/м². Благодаря сечениям возможно произвести расчет усилий во всех стержнях конструкции, при этом нужно учитывать тот факт, что ферма и нагрузка на данный элемент является симметричной. Следовательно, понадобится рассчитывать не все фермы и дуги, а лишь некоторые из них. Для того чтобы свободно ориентироваться в большом количестве стержней в процессе расчета, стержни и узлы промаркированы.

Формулы, которые понадобится использовать при расчете

Понадобится определить усилия в нескольких стержнях фермы. Для этого следует использовать уравнение статического равновесия. В узлах элементов шарниры, потому значение моментов изгиба в узлах фермы равно 0. Сумма всех сил по отношению к оси x и y тоже равна 0.

Понадобится составить уравнение моментов по отношению к точке 3 (д):

М3 = -Ql/2 + N2-a*h = 0, где l - расстояние от точки 3 до точки приложения силы Q/2, которое составляет 1,5 м, а h - плечо действия силы N2-a.

Ферма имеет расчетную высоту 0,8 м и длину 10 м. В таком случае тангенс угла a составит tga = 0,8/5 = 0,16. Значение угла a = arctga = 9,09°. В конечном итоге h = lsina. Из этого следует уравнение:

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

Таким же образом можно определить значение N1-a. Для этого понадобится составить уравнение моментов по отношению к точке 2:

М2 = -Ql/2 + N1-a*h = 0;

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

Проверить правильность вычислений можно путем составления уравнения 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.

Условия статистического равновесия выполнены. Любое из уравнений сил, которые использовались в процессе проверки, можно использовать для того, чтобы определить усилия в стержнях. Дальнейший расчет ферм производится таким же образом, уравнения не изменятся.

Стоит знать, что расчетную схему можно составить, так чтобы все продольные силы направлялись от поперечных сечений. В таком случае знак «-» перед показателем силы, который получен при расчетах, покажет, что подобный стержень будет работать на сжатие.

Для того чтобы определить усилие в стержне з-и, понадобится первым делом определить значение угла у: h = 3siny = 2,544 м.

Ферма для навеса своими руками рассчитывается несложно. Понадобится лишь знать основные формулы и уметь их использовать.

Металлические фермы для навеса - одни из самых элементарных строений. Их часто возводят на дачных участках и территориях загородных домов. Это простые конструкции из каркаса, покрытия и дополнительных элементов. Из них можно сделать навес, закрывающий место, выделенное под хранение вещей, или создать мини-стоянку для автомобиля . Всю сборку можно сделать самостоятельно, но чтобы ферма получилась прочной и долговечной, необходимы правильные расчеты.

Навесы предназначены для обеспечения места под хранение вещей или возведения мини-стоянки для машины

Виды конструкций

Фермы изготавливают из профилей прямоугольной формы или металлических уголков. Материал выбирается в зависимости от типа конструкции и вида поясов. Пояса - это основа фермы, они располагаются снизу и сверху сооружения и формируют его пространственное очертание. Для изготовления маленьких конструкций используют профильные трубы .

Фермы имеют несколько форм:

Полигональные. Этот тип ферм предназначен для установки на пролетах длиной от 10 метров и больше. Если устанавливать навес на маленьком участке, то конструкцию комплектуют дополнительными деталями, что усложняет ее сборку. Навесы, изготовленные на производстве и имеющие дугообразную форму, являются исключением.
Треугольные. Это двускатный навес с уклоном 22-30 градусов. Его часто устанавливают в тех регионах, где выпадает большое количество снеговых осадков. Недостаток изделия - острый узел в основании конструкции и длинные опоры, расположенные в центре. Эти участки нужно правильно рассчитать и отметить на чертеже. Поликарбонатные фермы для навеса маленьких размеров имеют пропорции по отношению к высоте и ширине не более ¼, 1/5.
Существует множество видов ферм для каркаса, отличаются они сложностью постройки и имеют разный ряд преимуществ
Параллельные. Согласно чертежу, уклон готового изделия составляет не более 1,5%. При этом соотношение высоты и длины варьируется от 1/6 до 1/8. Изделие используют для плоского навеса, который планируется отделывать рулонной облицовкой. Стержни поясов, создающие пространственную решетку, имеют равномерную длину, из-за этого получается минимум соединительных узлов.
Арочные. Это самая удобная конструкция фермы. Она позволяет скрывать изгибающие линии в поперечных сечениях каркаса. К тому же материал арки испытывает постоянное сжатие. Поэтому все расчеты проводят по упрощенному шаблону, так как вес от кровли, монтажной обрешетки и снежной нагрузки будет одинаково распределяться по всему навесу.
Трапециевидные. Угол наклона каркаса составляет от 6 до 150 градусов. При этом его высота и длина имеют пропорции 1/6. Изделие характеризуется жесткой рамой.

В этом видео показано как составить чертеж фермы для навеса:

Какой уровень нагрузки сможет выдержать сооружение - зависит от толщины профильной трубы. Чем она толще, тем крепче конструкция. Для больших конструкций лучше выбирать квадратный профиль с сечением 30-50×30-50 мм. Трубы с меньшим сечением применяют для маленького каркаса.

Металлический профиль обладает высокой прочностью и по сравнению с цельным металлическим бруском весит намного меньше. Материал легко сгибается, это позволяет создавать арочные и куполообразные конструкции.

Готовые фермы для навеса из металлопрофиля имеют доступную цену. Чтобы материал прослужил долго, его красят или покрывают грунтовкой, которая защитит его от коррозии.

Поликарбонатная ферма

Чтобы собрать ферму для навеса из поликарбоната, нужно составить подробную схему. Каждая деталь, указанная в схеме, должна иметь точные размеры. Детали со сложной конструкцией прорисовывают в дополнительном чертеже.

Чтобы выбрать тип конструкции и количество составляющих деталей, необходимо сделать расчеты. Дополнительно изучают уровень атмосферных осадков в своем регионе. Эти данные помогут создать конструкцию необходимой прочности. Самая упрощенная разновидность фермы - дуга (труба) с круглым или квадратным сечением. Несмотря на то что это самый дешевый вариант из всех, трубы из поликарбоната не очень надежные.

Распределение нагрузки:

Вся нагрузка воздействует на опоры конструкции и направляется вниз. Из-за этого происходит ее равномерное распределение. Следовательно, опорные столбы имеют хорошее сопротивление против сжатия. Это позволяет выдерживать дополнительный вес от снежного покрова.
Так как дуги менее жесткие, нагрузка распределяется неравномерно. Из-за этого под воздействием нагрузки они разгибаются. В итоге появляется сила, которая воздействует на опоры, расположенные вверху конструкции.

Неправильный расчет фермы для навеса грозит тем, что основания столбов станут искривляться и деформироваться.

При расчете фермы из поликарбоната учитывают высоту и длину каркаса, а также угол наклона решетки и расстояние между модулями. Пример расчета:

Длина каркаса должна точно совпадать с длиной пролета (интервал, перекрывающий профиль).
В зависимости от разработанного угла и характеристик очертания определяют высоту конструкции. Если сооружение треугольное, то его высота варьируется от 1/5 или ¼ части длины. Соотношение кровли прямой формы составляет 1/8 часть.
Угол наклона решетки к поясу варьируется от 35 до 50 градусов. Средняя величина составляет 45 градусов.
Ширина панели поможет правильно рассчитать промежуток между узлами. Они всегда идентичны. Если каркас имеет большую длину пролета (25-30 метров и более), то для него требуется строительный подъем. Его рассчитывают дополнительно. Эти расчеты помогут определить уровень нагрузки и подобрать подходящую величину профильных труб.

К примеру, расчет для односкатного каркаса размером 4×6 м происходит следующим образом. Конструкцию создают из профиля 3×3 см. Его толщина составляет 0,12 см. Длина нижнего пояса составляет 310 см, а верхнего - 390 см. Между поясами монтируют вертикальные опоры. Высота самой большой будет составлять 60 см, остальные три равномерно укорачивают. После установки опор появляются места, которые нужно укрепить. Их оснащают раскосыми перемычками (тонкий профиль с сечением 2×2 см). В местах, где соединяются пояса, стойки не устанавливают.

Если навес длинный (6-7 метров), то устанавливают 5 таких конструкций. Их располагают с расстоянием в 1,5 м. Каждый модуль закрепляют поперечными перемычками. В качестве перемычек применяют профиль с сечением 2×2 см.

Его располагают на расстоянии 50 см друг от друга и закрепляют на верхнем поясе. Обшивка из поликарбоната крепится к перемычкам.

Арочный каркас

Из-за особого строения арочная ферма для навеса также нуждается в точных расчетах. Они необходимы для того, чтобы действующая нагрузка распределилась равномерно по всей поверхности. А это возможно только благодаря правильной и ровной форме каркаса.

Изготовление каркаса по арочному типу длиной в 6 метров:

Чтобы сооружение имело красивый внешний вид и при этом выдерживало высокие нагрузки, расстояние между арками делают в 105 см. При этом высота конструкции будет составлять 150 см.
Формула длины сектора π × R × α ÷ 180 поможет рассчитать длину профиля по нижнему поясу. По чертежу: R = 410 см, α ÷ 160°. Подставив числа, получается: 3,14 × 410 × 160 ÷ 180 = 758 (см).
Узлы каркаса размещают на нижнем поясе. Расстояние между ними должно быть не менее 55 см. Для установки крайних узлов требуется индивидуальный расчет.

Схему закрепления профильных труб можно увидеть на рис. 1.

На рисунке 1 изображена схема закрепления труб

Как рассчитать фермы для навеса своими руками?

Для того чтобы произвести расчет подобной конструкции для навеса, понадобится подготовить:

Калькулятор и специальное программное обеспечение;
СНиП 2.01.07-85 и СНиП П-23-81.

При проведении расчетов надо будет выполнить следующие действия:

Прежде всего понадобится выбрать схему фермы. Для этого определяются будущие контуры. Очертания нужно выбирать исходя из основных функций навеса, материала и других параметров;
После этого надо будет определить габариты изготавливаемой конструкции. Высота будет зависеть от типа кровли и используемого материала, веса и других параметров;
Если размеры пролета превышают 36 м, понадобится произвести расчет для строительного подъема. В данном случае имеется ввиду обратный погашаемый изгиб от нагрузок на ферму;
Необходимо определить размеры панелей сооружения, которые должны соответствовать расстояниям между отдельными элементами, которые обеспечивают передачу нагрузок;
На следующем этапе определяется расстояние между узлами, которое чаще всего равняется ширине панели.

При произведении расчетов следуйте таким советам:

Понадобится все значения высчитать в точности. Следует знать, что даже малейший недочет приведет к ошибкам в процессе произведения всех работ по изготовлению конструкции. Если нет уверенности в собственных силах, то рекомендуется сразу же обратиться к профессионалам, которые имеют опыт в проведении подобных расчетов;
Для облегчения работы можно использовать готовые проекты, в которые останется лишь подставить имеющиеся значения.

На этом фото изображено металлическое укрытие

Для конструкций небольших размеров, ширина которых составляет до 4,5 м, понадобится использовать трубу из металла 40х20х2 мм;
Для конструкций, ширина которых составляет менее 5,5 м, нужно использовать трубу с размерами 40х40х2 мм;
Если ширина фермы составит более 5,5 м, лучше всего применить трубу 60х30х2 мм или 40х40х3 мм.

Пример расчета ферм для навеса

В качестве примера будет рассмотрен навес шириной 9 м уклоном в 8°. Пролет сооружения составляет 4,7 м. Нагрузки снега для региона находятся на уровне 84 кг/м²;
Вес фермы составляет приблизительно 150 кг (следует взять маленький запас на прочность). Вертикальная нагрузка составляет 1,1 т на стойку с высотой 2,2 м;
Одним концом ферма будет опираться на стенку постройки из кирпича, а вторым - на колонну для опоры навеса с помощью анкерных болтов. Для изготовления фермы используется квадратная труба 45х4 мм. Следует заметить, что с подобным приспособлением достаточно удобно работать;
Лучше всего изготавливать фермы с параллельными поясами. Высота каждого из элементов составляет 40 см. Для раскосов используется труба сечением 25х3 мм. Для нижнего и верхнего пояса применяется труба 35х4 мм. Козырьки и другие элементы нужно будет сварить друг с другом, потому толщина стенки будет 4 мм.

В конечном итоге можно будет получить следующие данные:

Расчетное сопротивление для стали: Ry = 2,45 T/см²;
Коэффициент надежности - 1;
Пролет для фермы - 4,7 м;
Высота фермы - 0,4 м;
Число панелей для верхнего пояса конструкции - 7;
Углы нужно будет варить через один.

Как рассчитать ферму для навеса из поликарбоната?

Уличная кровля состоит из столбиков, лаг, ферм и покрытия. Именно эти элементы и нужно будет рассчитывать.

Навесы из поликарбоната, в качестве основы которых применяются металлические фермы, изготавливать достаточно сложно. Правильный каркас сможет распределять нагрузку по опорным столбикам и лагам, при этом конструкция навеса не будет разрушаться.

На рисунке 2 изображен будущий навес покрытый поликарбонатом

Если используется простая ферма домиком размерами 6х8 м, то расчеты будут такими:

Шаг между столбиками для опоры - 3 м;
Количество металлических столбиков - 8 шт;
Высота ферм под стропами - 0,6 м;
Для устройства обрешетки крыши понадобится 12 профильных труб с размерами 40х20х0,2 см.

Подробный расчет фермы и дуги для навеса

На рисунке 3 изображена схема укрытия по фермам

Формулы, которые понадобится использовать при расчете

Понадобится составить уравнение моментов по отношению к точке 3 (д):

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

М2 = -Ql/2 + N1-a*h = 0;

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

Проверить правильность вычислений можно путем составления уравнения 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.

Металлические фермы не являются редкостью в условиях современного строительства. Такие конструкции особенно востребованы при обустройстве помещений с большими размерами или в случае необходимости получить стропильную систему с наиболее высоким уровнем прочности и надёжности. Кроме того, металл обладает характеристиками, позволяющими оформлять конструкции из профильных труб для монтажа пролётов с длиной более десяти метров.

Преимущество стропильных ферм из труб

стабильно высокие прочностные характеристики, которые позволяют обеспечить максимально долгую эксплуатацию всей конструкции;

использование металлического профиля значительно облегчает сооружение наиболее сложных конструкций с минимальными затратами времени и сил;

фермы из профильных труб отличаются вполне доступной стоимостью;

фермы из профилей обладают незначительным весом;

конструкции, изготовленные с использованием профильных труб, отличаются устойчивостью к деформационным изменениях и испытывают минимальные последействия вследствие механических ударов или других повреждений.

Кроме того фермы, выполненные на основе металлических профилей можно окрашивать, что позволяет получить очень качественную и внешне эстетичную конструкцию.

Область применения

Основной сферой использования ферм является конструирование металлических каркасов для навесов и различных построек . Кроме того, посредством таких конструкций выполняется защита значительных площадей от солнца и атмосферных осадков. Широко используются металлические фермы в сооружении мостов и в качестве перекрытий в сегменте промышленного или частного строительства.

Локальное использование ферм из профильных труб наблюдается при обустройстве объектов связи, линий электроснабжения, автотранспортных дорог. Их эксплуатируют при возведении спортивных и культурно-массовых сооружений.

Виды профильных труб

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

следующие формы:

квадратная труба с одинаковым соотношением размеров всех сторон;

прямоугольная труба с различными размерами сторон;

овальные трубы, отличающиеся дороговизной, что обусловлено трудоёмкостью изготовления.

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

для небольших сооружений с шириной не более 4, 5 метра оптимальные размеры составляют 4 x 2 x 0,2 сантиметра;

конструкции с шириной не более 5,5 метра обустраиваются трубами с размерами 4 x 4 x 0,2 сантиметра;

для конструкций, с шириной более пяти метров, допускается использование металлопрофиля с параметрами 4 x 4 x 0,3 сантиметра или 6 x 3 x 0,2 сантиметра.

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

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

Разновидности конструкций

На основании формы металлической фермы различаются следующие разновидности:

односкатный вариант фермы на основе профильных труб;
двухскатный вариант фермы;
прямой вариант;
арочный вариант.

Виды конструкций

Кроме того, конструкции металлических ферм подразделяются в зависимости от очертаний пояса:

конструкция с параллельным поясом . Особенности такого варианта обусловлены лёгкостью монтажа благодаря значительному количеству однотипных деталей, одинаковой длине стержней решётки и пояса, наличию незначительного количества стыков, полной унификации конструкции и возможности использовать под мягкое кровельное покрытие.

односкатная конструкция фермы . Характеризуется устройством узлов оптимальной жёсткости, отсутствием длинных стержней в серединной части металлопрофильной фермы и достаточной экономичностью конструкции.

ферма полигональной конструкции . Такой сложный вариант чаще всего используется при возведении строений со значительным весом и способствует обеспечению экономичного использования профилей.

треугольная конструкция фермы . Особенностями являются простота изготовления и возможность использовать такой вариант для кровель с большим уклоном. Следует учитывать сложность устройства большинства опорных узлов и значительный расход металлопрофиля.

Все фермы на основе профильных труб могут быть представлены сооружением с объединением всех элементов в одной плоскости или висячей конструкцией, включающей верхний и нижний пояса.

Проектирование и расчёт

Наиболее важным этапом возведения любой конструкции является проектирование и расчёт, которые должны учитывать следующие нюансы:

показатель нагрузки на конструкцию фермы;
величина конструкционного уклона;
местоположение перекрытий;
протяжённость обустраиваемых пролётов.

Следует учитывать, что на сегодняшний день существует всего четыре конструкционных варианта металлических ферм для обустройства двухскатных кровель:

классический вариант треугольника со стропильными распорами;

треугольный вариант конструкции с лобовыми врубками;

вариант пятиугольных сегментов, оснащённых дополнительными рёбрами для повышения жёсткости;

вариант многоугольного исполнения, используемый для пролётов длиннее 24 метров, на которые предполагается потенциально высокий уровень внешних нагрузок.

Особенности и этапы расчётов, на которые следует обратить особое внимание:

перед расчётами необходимо выполнить схему с указанием зависимости длины конструкции от величины кровельного уклона;

выбор схемы должен сочетаться с определением контура поясов выполняемой фермы, что находится в непосредственной зависимости от функциональных особенностей конструкции, варианта кровельного материала и угла кровельного наклона;

выбор параметров длины и высоты фермы, а при длине более 36 метров требуется произвести расчёт строительного подъёма;

определение размеров панелей в зависимости от величины нагрузки и расчёт междоузельных расстояний.

Элементы и узлы

Основные конструкционные элементы ферм из труб могут быть представлены верхним и нижним поясами, а также раскосами и стойками. Пояса в таких фермах образуют контуры, а наличие раскосов и стоек необходимо для обустройства решётки. Узловые соединения всех элементов конструкции базируются на непосредственном примыкании элементов друг к другу или основаны на использовании специальных узловых фасонок.

Все элементы металлических ферм необходимо центрировать по осевому направлению от центра тяжести, что позволяет снизить узловые моменты и обеспечить работу стержней на основные осевые усилия.

Фермы из профильной трубы

Угол уклона позволяет выделить несколько типов металлопрофильных ферм:

Угол кровельного уклона от 22 до 30 градусов .

Возведение при угле наклона крыши 22-30 градусов

Высота фермы рассчитывается посредством деления длины пролёта на пять. Основным преимуществом является достаточно небольшой вес конструкции.

Если величина длины пролёта более четырнадцати метров, то предпочтение следует отдать конструкции с расположением в направлении сверху вниз. Верхняя часть обустраивается панелью с параметрами длины от 1,5 до 2,5 метра, а сама конструкция должна иметь два пояса и чётное количество панелей.

Изготовление промышленных металлопрофильных ферм с длиной более двадцати метров, подразумевает монтаж металлических сооружений подстропильного типа, которые будут связывать опорные колонны .

Как правило, стандартные конструкции состоят из пары треугольных ферм, которые соединяются затяжкой. Такой вариант не позволяет образоваться длинным раскосам в средней части конструкции, и способствует облегчению общего веса конструкции. Закрепление потолка на такой ферме происходит фиксацией затяжки на верхнем узле пояса.

Угол кровельного уклона от 15 до 22 градусов .

При таком уклоне для расчёта высоты конструкции длину пролёта необходимо разделить на семь. Следует учитывать, что показатель длины такой металлопрофильной фермы не должен превышать двадцать метров. Если длина значительнее, то требуется использовать затяжки, а нижний пояс изготовить на основе ломанного варианта.

Минимальный кровельный уклон, не превышающий 15 градусов .

Оптимальным вариантом является устройство в форме трапеции. Для расчёта высоты требуется разделить длину пролёта на показатель, который в зависимости от величины уклона может варьироваться в пределах 7 — 9. При установке фермы не на потолок, в виде раскосов допускается использование треугольной решётки.

Изготовление и сварка

Весь процесс изготовления базируется на выполнении действий в определённой последовательности и соблюдении нескольких правил, которые позволяют собрать надёжную и качественную металлопрофильную конструкцию:

для сборки и скрепления всех элементов конструкции необходимо пользоваться прихватками или спаренными уголками;

конструирование верхнего пояса фермы подразумевает использование двух тавровых разносторонних уголков, которые стыкуются меньшими сторонами;

для соединения нижнего пояса конструкции следует использовать уголки с равными сторонами;

большая и длинная ферма соединяется посредством накладных пластин, а чтобы получить равномерное распределение нагрузки следует использовать парные швеллеры;

при монтаже раскосов требуется выдерживать угол в сорок пять градусов, а установка стоек выполняется под углом в девяносто градусов;

раскосы и стойки крепятся посредством тавровых или крестообразных уголков с равными сторонами;

при изготовлении цельносварных конструкций целесообразно использовать тавры;

собрав конструкцию посредством прихваток можно выполнять сварочные работы ручного или автоматического типа с последующей зачисткой всех швов.

На завершающем этапе необходимо обработать всю конструкцию качественным антикоррозийным составом и краской.

Подводим итоги

Качественные и грамотно выполненные металлические фермы должны соответствовать всем нормам безопасности и возводиться в соответствии с установленными государственными стандартами.

Чем выше возводимая ферма, тем больше её несущая способность, что необходимо учитывать при проектировании и выполнении узлов соединений.

Профильные трубы являются недорогими, лёгкими, экономичными и прочными элементами и относятся к категории идеальных вариантов для изготовления объёмных стропильных ферм.