Виды металлических ферм из профильной трубы

Обновлено: 01.05.2024

А как правильно подобрать профиль, рассчитать ферму, сделать в ней перемычки и установить, мы сейчас подробно расскажем. Для этого мы подготовили подробные мастер-классы изготовления ферм, видео-уроки и ценные советы от наших экспертов.

Содержание

Этап I. Проектируем ферму и ее элементы

Итак, что такое ферма? Это конструкция, которая связывает опоры в единое целое. Среди ее преимуществ: высокая прочность, отличные показатели эксплуатации, невысокая стоимость и хорошая устойчивость к деформациям и внешним нагрузкам.

Благодаря тому, что такие фермы обладают высокой несущей способностью, их ставят под любые кровельные материалы, независимо от их веса.

Использование в строительстве металлических ферм из прямоугольных замкнутых профилей считается одним из самых рациональных решений. И неспроста:

Главный секрет в экономии, благодаря удобному соединению всех элементов решетки.
Еще одно ценное преимущество профильных труб для ферм – это равная устойчивость в двух плоскостях, замечательная обтекаемость и удобство эксплуатации.
При своем малом весе такие фермы выдерживают серьезные нагрузки.

Отличаются стропильные фермы по очертанию поясов, типу сечения стержней и видам решетки. И при правильном подходе вы самостоятельно сможете сварить и установить ферму из профильной трубы любой сложности. Даже такую:

Этап II. Приобретаем качественный профиль

Итак, прежде, чем составить проект будущих ферм, сначала нужно определиться с такими важными пунктами, как:

контуры, размер и форма будущей крыши;
материал изготовления верхнего и нижнего поясов фермы, а также ее решетки;
угол наклона и планируемая нагрузка.

Запомните одну простую вещь вещь: у каркаса из профильной трубы есть так называемые точки равновесия, которые важно определить для устойчивости всей фермы. И очень важно подобрать под эту нагрузку качественный материал:

Профильные трубы для ферм бывают двух видов сечений: прямоугольного или квадратного. Выпускаются они разного диаметра, с разной толщиной стенок:

Для малогабаритных построек мы рекомендуем трубы до 4,5 метров длиной, сечением 40х20х2 мм.
Если вы будете изготавливать фермы длиннее 5 метров, тогда выбирайте профиль с параметрами 40х40х2 мм.
Для полномасштабного строительства крыши жилого дома вам понадобятся профильные трубы с такими параметрами: 40х60х3 мм.

Устойчивость всей конструкции прямо пропорциональна толщине профиля, поэтому для изготовления ферм не используйте трубы, предназначенные для стоек и каркасов. Также обратите внимание, каким именно методом было изготовлено изделие: электросварным, горячедеформированным или холодным деформированнием.

Если же вы беретесь изготавливать фермы самостоятельно, берите заготовки квадратного сечения – с ними работать проще всего. Приобретите квадратный профиль 3-5 мм толщиной, который будет достаточно прочным и по своим характеристикам близок к металлическим брусьям.

Обязательно учитывайте при проектировании снеговые и ветровые нагрузки в вашей местности. Ведь большое значение при выборе профиля имеет угол наклона ферм:

Более точно спроектировать ферму из профильной трубы вы сможете при помощи онлайн-калькуляторов.

Отметим только, что самая простая конструкция фермы из профильной трубы представляет собой несколько вертикальных стоек и горизонтальные уровни, на которые можно крепить стропила для крыши. Приобрести такой каркас можно в готовом виде, даже под заказ в любом городе России.

Этап III. Рассчитываем внутреннее напряжение ферм

Самое важное и ответственное задание – это правильно произвести расчет фермы из профильной трубы и подобрать нужный формат внутренней решетки. Для этого нам понадобится калькулятор или подобное ему другое программное обеспечение, а также некоторые табличные данные СНиПов, которые за это:

СНиП 2.01.07-85 (воздействия, нагрузки).
СНиП п-23-81 (данные по стальным конструкциям).

По возможности ознакомьтесь с этими документами.

Форма крыши и угол наклона

Ферма нужна для какой конкретно кровли? Односкатной, двускатной, купольной, арочная или шатровой? Самый простой вариант, конечно же, это изготовление стандартного односкатного навеса. Но и достаточно сложные фермы вы также способны рассчитать и изготовить самостоятельно:

Стандартная ферма состоит из таких важных элементов, как верхний и нижний пояс, стойки, раскосы и вспомогательные подкосы, которые еще называют шпренгелями. Внутри ферм располагается система решеток, для соединения труб используется сварные швы, клепки, специальные парные материалы и косынки.

И, если вы собираетесь изготовить сложную по форме крышу, то такие фермы станут для нее идеальным вариантом. Их очень удобно изготавливать по шаблону прямо на земле, и только потом поднимать наверх.

Чаще всего при строительстве небольшого дачного домика, гаража или бытовки применяются так называемые фермы полонсо – особая конструкция треугольных ферм, соединенных затяжками, и нижний пояс здесь выходит приподнятым.

По сути, в этом случае, чтобы повысить высоту конструкции, нижний пояс делают ломаным, и он тогда составляет 0,23 от длины полета. Для внутреннего пространства помещения очень удобно.

Итак, всего есть три основных варианта изготовления фермы в зависимости от наклона крыши:

от 6 до 15°;
от 15 до 20°;
от 22 до 35°.

В чем разница спросите вы? Например, если угол конструкции будет небольшой, всего до 15°, тогда фермы рационально делать трапециевидной формы. И при этом вполне можно уменьшить вес самой конструкции, беря в высоту от 1/7 до 1/9 от от общей длины полета.

Т.е. руководствуйтесь таким правилом: чем меньше вес, тем больше должна быть высота фермы. А вот если мы вас будет иметь уже сложную геометрическую форму, тогда нужно выбрать другой тип фермы и решеток.

Виды ферм и формы крыши

Вот пример конкретных ферм для каждого вида крыши (односкатной, двускатной, сложной):

Давайте разберемся с видами ферм:

Треугольные фермы – классика изготовления основы для крутых скатов крыши или навесов. Сечение труб для таких ферм нужно подбирать с учетом веса кровельных материалов, а также эксплуатации самой постройки. Треугольные фермы хороши тем, что обладают простыми формы, просты в расчете и исполнении. Их ценят за подкровельное обеспечение естественным светом. Но отметим и недостатки: это дополнительные профили и длинные стержни в центральных сегментах решетки. А также здесь вам придется столкнуться с некоторыми сложностями при сварке острых опорных углов.
Следующий вид – полигональные фермы из профильной трубы. Они незаменимы при сооружении больших площадей. Сварка у них уже более сложной формы, а поэтому для облегченных конструкций их не проектируют. Зато такие фермы отличаются большей экономией металла и прочностью, что особенно хорошо для ангаров с большими пролетами.
Прочной считается также ферма с параллельными поясами. Отличается от других такая ферма тем, что у нее все детали – повторяющиеся, с одинаковой длиной стержней, поясов и решеток. То есть здесь минимум стыков, а поэтому рассчитывать и варить такую из профильной трубы проще всего.
Отдельный вид – это односкатная трапециевидная ферма с опорой на колонны. Такая ферма идеальна, когда необходима жесткая фиксация сооружения. У нее есть уклоны (раскосы) по боковым сторонам и отсутствуют длинные стержни верхней обрешетки. Подходит для крыш, которым особенно важна надежность.

Вот пример изготовления ферм из профильной трубы как универсального варианта, который подходит для любых садовых построек. Речь идет о треугольных фермах, и вы наверняка их уже видели много раз:

Треугольная ферма с ригелем тоже достаточно проста, и вполне подходит для строительства беседок и бытовки:

А вот арочные фермы в изготовлении уже намного сложнее, хотя и обладают рядом своих ценных преимуществ:

Главное ваша задача – центрировать элементы фермы из металла от центра тяжести по всем направлениям, говоря простым языком, минимизировать нагрузку и грамотно ее распределить.

Поэтому выбирайте тот вид ферм, который подходит для этой цели больше. Кроме перечисленных выше, популярностью пользуются также ферма-ножницы, асимметричная, П-образная, двухшарнирная, ферма с параллельными поясами и мансардная ферма с опорами и без них. А также мансардный вид фермы:

Типы решеток и точечная нагрузка

Вам будет интересно узнать, что определенный дизайн внутренних решеток ферм подбирается вовсе не из эстетических соображений, а вполне практичных: под форму крыши, геометрию потолка и расчет нагрузок.

Вам нужно спроектировать свою ферму таким образом, чтобы все силы сосредотачивались конкретно в узлах. Тогда в поясах, раскосах и шпренгелях изгибающих моментов не будет – они станут работать только на сжатие и растяжение. И тогда сечение таких элементов уменьшают до необходимого минимума, значительно при этом экономя на материале. И саму ферму ко всему вы спокойно можете сделать шарнирной.

В противном случае, на ферму будут постоянно действовать распределенная по стержням сила, и появится изгибающий момент, в дополнение к общему напряжению. И здесь тогда важно грамотно просчитать максимальное изгибающее значения для каждого отдельного стержня.

Тогда сечение таких стержней должно быть больше, чем если бы сама ферма была нагружена точечными силами. Подведем итог: фермы, на которых распределенная нагрузка действует равномерно, изготавливают из коротких элементов с шарнирными узлами.

Давайте разберемся, в чем преимущество того или иного вида решетки в плане распределения нагрузки:

Треугольная система решетки всегда применяются в фермах с параллельными поясами и трапецеидальной ферме. Ее основное преимущество в том, что она дает самую маленькую суммарную длину решетки.
Раскосная система хороша при небольшой высоте ферм. Но расход материала на нее немалый, ведь здесь весь путь усилия идет через узлы и стержни решетки. А поэтому при проектировании важно заложить максимум стержней, чтобы длинные элементы оказались растянутыми, а стойки – сжатыми.
Еще один вид – шпренгельная решетка. Ее изготавливают в случае нагрузок верхнего пояса, а также тогда, когда нужно уменьшить длину самой решетки. Здесь преимущество в соблюдении оптимального расстояния между элементами всех поперечных конструкций, которое, в свою очередь, позволяет сохранить нормальное расстояние между прогонами, что будет практичным моментом для монтажа элементов кровли. Но создавать такой решетку своими руками – довольно трудоемкое занятие с дополнительным расходам металла.
Крестовидная решетка позволяет распределить нагрузку на ферму сразу в обоих направлениях.
Еще один вид решетки – перекрестная, где раскосы крепятся прямо к стенке фермы.
И, наконец полураскосная и ромбическая решетки, самая жесткая из перечисленных. Здесь взаимодействует сразу две системы раскосов.

Мы подготовили для вас иллюстрацию, где собрали все виды ферм и их решеток вместе:

Вот пример того, как изготавливают ферму с треугольной решеткой:

Изготовление фермы с раскосной решеткой выглядит так:

Нельзя сказать, что какой-то из видов ферм определенно лучше или хуже другого – каждый из них ценен меньшим расходом материалов, более легким весом, несущими способностями и методом крепления. Рисунок отвечает за то, какая схема нагрузок будет на нее действовать. И от выбранного типа решетки напрямую будет зависеть то, какой будет вес фермы, внешний вид и трудоемкость ее изготовления.

Отметим еще такой необычный вариант изготовления фермы, когда она сама по себе становится частью или опорой для другой, деревянной:

Этап IV. Изготавливаем и устанавливаем фермы

Мы дадим вам несколько ценных советов, как самостоятельное без особых сложностей сварить такие фермы прямо у себя на участке:

Вариант первый: можно обратиться к заводу, и они сделают на заказ по вашему рисунку все нужные отдельные элементы, которые вам останется только сварить уже на месте.
Второй вариант: приобретите готовый профиль. Тогда вам останется только обшить фермы изнутри досками или фанерами, а в промежутке уложить по необходимости утеплитель. Но и обойдется этот способ, конечно же, дороже.

Вот, к примеру, хороший видео-урок, как удлинить трубу при помощи сварки и достичь идеальной геометрии:

Вот также очень полезное видео, как отрезать трубу под углом 45°:

Шаг 1. Сначала подготовьте фермы. Лучше их заранее сваривать прямо на земле.
Шаг 2. Установите вертикальные опоры для будущих ферм. Крайне важно, чтобы они были действительно вертикальными, поэтому проверьте их отвесом.
Шаг 3. Теперь возьмите продольные трубы и приварите их к опорным стойкам.
Шаг 4. Поднимите фермы и приварите их к продольным трубам. После этого все места соединения важно очистить.
Шаг 5. Готовый каркас покрасьте специальной краской, предварительно очистив и обезжирив его. Особое внимание при этом уделите местам соединения профильных труб.

С чем еще сталкиваются те, кто изготавливает такие фермы в домашних условиях? Во-первых, заранее продумайте опорные столики, на которых вы будете класть ферму. Далеко не лучший вариант бросить ее на землю – работать будет очень неудобно.

Поэтому лучше поставить небольшие мосты-опоры, которые будут немного шире, чем нижний и верхний пояс фермы. Ведь вы будете вручную замерять и вкладывать между поясами перемычки, и важно, чтобы они не проваливались на землю.

Следующий важный момент: фермы из профильной трубы тяжеловаты на вес, а поэтом вам понадобится помощь минимум еще одного человека. Кроме того, не помешает подмога и в такой нудной и кропотливой работе, как зашкуривание металла перед варкой.

Также в некоторых конструкциях приходится сочетать разные виды ферм, чтобы присоединить крышу к стене здания:

Еще учитывайте, что нарезать фермы вам нужно будет много, для всех элементов, а поэтому советуем вам либо приобрести, либо соорудить самодельный станок по типу того, что в нашем мастер-классе. Вот как он работает:

Во так, шаг за шагом, вы составите чертеж, рассчитаете решетку фермы, сделаете заготовки и сварите конструкцию уже на месте. Причем у вас в расходе будут также и остатки профильных труб, поэтому, ничего не нужно будет выбрасывать – все это понадобится для второстепенных деталей навеса или ангара!

Этап V. Зачищаем и окрашиваем готовые фермы

После того, как вы установите фермы на их постоянное место, обязательно обработайте их антикоррозийными составами и окраски полимерными красками. Идеально подойдет для этой цели краска, которая отличается долговечностью и устойчивостью к ультрафиолету:

Вот и все, ферма из профильной трубы готова! Остаются только финишные работы по обшивке ферм изнутри отделкой и снаружи кровельным материалом:

Поверьте, изготовить металлическую ферму из профильной трубы для вас на самом деле не составит большого труда. Огромную роль играет грамотно составленный чертеж, качественная сварка фермы из профильной трубы и желание все сделать правильно и аккуратно.

Ферма из профильной трубы

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

Материалы для профильных труб

Для изготовления профильных труб, которые могут использоваться в конструкциях ферм, применяют различные металлы и сплавы:

в общем случае – углеродистые стали обыкновенного качества;
для ответственных конструкций – качественные углеродистые, низколегированные, реже – коррозионностойкие стали;
для эксплуатации в средах повышенной агрессивности – из углеродистой стали, покрытой защитным цинковым слоем (оцинкованной);
при необходимости создания легких ферменных конструкций – легкие и прочные сплавы на основе алюминия.

В продажу трубные изделия малых сечений поступают отрезками длиной до 6 м, больших – до 12 м. Толщину стенки и размер сечения выбирают, в зависимости от планируемых нагрузок:

для пролетов не более 4,5 м – 40х20 мм с толщиной стенки 2 мм;
4,5-5,5 м – 40х40 мм с толщиной стенки 2 мм;
более 5,5 м – 40х40х3 мм или 60х30 со стенкой 2-3 мм.

Виды конструкций ферм из профильной трубы

В состав ферменной конструкции входят верхний и нижний пояса и решетка, располагаемая между ними. Составными компонентами решетки являются:

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

Пояса ферм могут иметь различные очертания:

Треугольное односкатное. Для треугольной односкатной фермы из профильной трубы характерно сочетание способности выдерживать высокие нагрузки с небольшой материалоемкостью.

Треугольное двускатное. Такие конструкции могут устанавливаться на кровлях с большим уклоном скатов. Минусы: сложность устройства опорных узлов, большой расход материала. Конструктивный вариант – треугольные двускатные фермы из профильной трубы.

Сегментное. Часто применяется для сооружения кровель со светопрозрачным покрытием из сотового или монолитного поликарбоната.

Полигональное. Отличается сложностью монтажа. Преимущество – способность выдерживать значительные нагрузки от тяжелого настила и мощного снегового покрова. Дополнительный плюс – экономное использование профиля.
С параллельными поясами. Это наиболее простой и экономичный вариант, для сборки которого используются стойки и раскосы одинаковых размеров. Фермы из профильной трубы с параллельными поясами легко монтировать, благодаря унифицированной конструкции, большому количеству деталей одного размера и минимальному количеству стыков. Подходят для мягких и светопрозрачных кровель.

Трапециевидное. Сходно с полигональным, но имеет упрощенную схему монтажа.
Арочной формы с параллельными верхним и нижним поясами. Арочные фермы из профильных труб востребованы при строительстве навесов для автомобилей, теплиц, беседок.

Варианты конструкций решеток:

Треугольной формы. Обычно такая схема применяется в каркасах с параллельными поясами, реже – в ферменных конструкциях треугольной или трапециевидной форм.
Раскосного типа. Для них характерны: большая материалоемкость и сложность исполнения. Варианты – шпренгельная (с дополнительными раскосами), полураскосная.
Индивидуальные решения.

Выбор фермы, в зависимости от уклона ската

Выбор конструктивного варианта во многом определяется уклоном ската:

22-30°. Для формирования скатов со значительным уклоном обычно используются треугольные фермы. Их высоту – длина пролета, разделенная на 5.
15-22°. Высота принимается равной длине пролета, разделенной на 7. Для возможности увеличения высоты ферменной конструкции используют варианты с ломаным нижним поясом.
До 15°. Обычно применяют каркасы трапециевидной формы с решеткой треугольной конфигурации. Высота ферменного блока в таких случаях определяется делением длины пролета на число, находящееся в диапазоне от 7 до 9.

Расчеты ферм из стальных профильных труб

Ферма перекрытия – ответственный конструктивный элемент, перед изготовлением которого обязательно проводят расчеты и составляют проект. Проведение расчетных работ необходимо доверить специалисту, поскольку правильная конструкция фермы из профильных труб во многом определяет функциональность не только крыши, но и всего строения. При наличии определенных знаний и создании небольших объектов можно воспользоваться специальными компьютерными программами «Автокад», 3D MAX, Arcon.

Этапы проектирования

Определяют размер пролета строения, форму крыши, наклон скатов. При этом учитывают запланированный кровельный материал, снеговые и ветровые нагрузки, характерные для данного региона, тип грунта. Также принимаются во внимание вероятные особые нагрузки, которые может испытывать ферма, изготовленная из профильных труб, – штормы, ураганы, землетрясения.
С учетом принятых выше параметров выбирают конструктивный тип фермы.
После примерного определения габаритов и конструкции определяют вариант изготовления – в заводских условиях, сборку на месте из заготовок, заказанных на предприятии, или проведение полного цикла заготовочных и сборочных мероприятий на строительной площадке.

Полезные советы по изготовлению своими руками ферм из профильных труб

Для облегчения конструкций, используемых для устройства крыш с минимальным уклоном скатов, используют дополнительные решетки.
Для снижения массы каркасов, устанавливаемых для организации скатов с диапазоном углов наклона 15-22°, нижний пояс изготавливают ломаным.
При длине прогонов от 20 м применяют каркасы Полонсо, состоящие из двух треугольных конструкций, соединенных стяжкой. Такой конструктивный вариант позволяет избежать монтажа в раскос большой длины.
Дистанция между ферменными конструкциями в общем случае не должна превышать 1,75 м.
При выборе труб для сложных эксплуатационных условий необходимо учитывать марку стали, из которой они изготовлены. Для регионов с холодным климатом используют трубные изделия из низколегированных сталей, проявляющих высокую устойчивость к низким температурам. При высокой коррозионной опасности следует применять оцинкованную продукцию.

Основные этапы работ по изготовлению и монтажу ферм из профильных труб

Осуществлять заготовительные, сборочные и монтажные работы должны специалисты, обладающие соответствующими знаниями, навыками и инструментом. Важно определить, какие работы можно производить внизу, а какие – после подъема стержневой конструкции на место установки, понадобится ли специальная строительная техника.

Процесс монтажа ферм из профильных труб при сооружении навеса и других каркасных конструкций включает следующие мероприятия:

Навес из профильной трубы – виды, расчёты и монтаж

Навес из профильной трубы уместен для обустройства крыльца, зоны отдыха, автостоянки или игровой площадки. Такая конструкция относится к категории быстровозводимых и выглядит довольно эстетично. Рассмотрим, какие существуют типы навесов. Подробно опишем этапы их возведения – от создания проекта и расчёта необходимых материалов до монтажа каркаса и отделки.

Особенности навесов

Навес из профиля – это конструкция, представляющая собой крытую площадку. Она может иметь разную форму и размер. Данное сооружение используется для защиты от негативных внешних воздействий.

Каркас для навеса из металлопрофиля – выигрышное решение. Данный материал устойчивый к негативным внешним воздействиям, долговечен и способен выдерживать значительные нагрузки. Подобные сооружения просты в проектировании и монтаже, что также имеет экономическую выгоду.

Конструкция навеса из профильной трубы подразумевает наличие следующих элементов:

Фундамент. Обычно столбчатый из-за невысокой стоимости и простоты монтажа.
Опоры. Представляют собой вертикальные несущие элементы.
Подвесы. Формируют горизонтальную часть каркаса.
Откосы. Являются боковыми соединяющими элементами.
Стропильная система. Формируется из стропил, обрешётки, ферм.
Кровля. Изготавливается из поликарбонатных листов, профилированного настила.

Навес из профтрубы формируется из разного набора несущих и дополнительных элементов. Все зависит от его функций, размера, конфигурации, предполагаемых нагрузок.

Стропильные системы покрытий значительного размера формируются с использованием ферм. Они состоят из двух горизонтальных труб, которые соединены между собой вертикальными (стояками) и наклонными (раскосами) элементами. Фермы придают конструкции необходимую пространственную жёсткость и несущую способность.

Сфера применения

Изготовление навесов из металлопрофиля не занимает много времени и сил. Поэтому подобные конструкции отличаются широкой сферой применения:

летние кафе;
автомобильные стоянки;
входные группы для различных категорий зданий;
зоны отдыха;
детские, игровые и спортивные площадки;
зоны хранения для различного оборудования и инвентаря.

Классификация

Крытые площадки принято разделять на несколько типов в зависимости от вида опорной и стропильной системы.

Тип опоры

Виды навесов из металлопрофиля по виду опор:

Пристроенные. Пристраиваются несущим стенам здания. Конструкция подразумевает наличие дополнительных опор. Такие сооружения подходят для обустройства террас, входных групп, автостоянок.

Консольные. Конструкции не имеют опор и закрепляются на стене здания. Дополнительную фиксацию обеспечивают специальные подвесы. Такие козырьки чаще всего обустраивают над балконами и входными группами.

Отдельно стоящие. Опираются на опорные стойки. Используются для создания покрытий над автостоянками, различными площадками, зонами отдыха.

Тип крыши

Крыша является основой навесной конструкции, сложность сооружения которой зависит от её размера и формы. Навес из труб по типу стропил:

Односкатным. Самая простая в исполнении конструкция, которая отлично сочетается со всеми кровельными материалами. При создании покрытия под площадки большой площади для формирования стропильной системы используют фермы.

Двускатным. Отличается более сложной конфигурацией. Двускатные навесы из металлопрофиля во дворе частного дома для площадок большого размера создаются с использованием ферм в виде равносторонних треугольников.

Шатровым. С увеличением количества скатов крыши усложняется её расчёт. При создании конструкции необходима точная нарезка кровельного материала. Для защиты всех стыков крыши требуется использование специальных элементов.

Арочным. Формируется из изогнутых под определённым радиусом ферм или дугообразных стропильных ног. Для создания покрытия используются исключительно гибкие материалы. Кровля имеет форму арки или волны.

Расчёт и создание чертежа

Проект навеса из металлических конструкций необходим для расчёта материалов и для облегчения выполнения последующего монтажа. На чертеже отмечают местоположение основных и дополнительных элементов, указывают их размеры.

При создании проекта конструкции учитываются следующие значения:

Угол наклона скатов выбирается с учётом нормативной снеговой и ветровой нагрузки (выбирается для конкретного климатического региона по СНиП). Также учитывается тип выбранной кровли. Навес из профтрубы односкатный может иметь скаты, которые образуют с горизонтальной плоскостью угол 6-15%. Для других типов сооружений данный показатель должен быть в пределах 22-30%.

Чтобы рассчитать длину стропильной ноги, применяется формула:

Односкатный навес из профильной трубы: L=В/cosQ, где В – ширина кровли.
Двускатная конструкция: L=В/2cosQ.
Арочная кровля: L =1,57× (h+В/2), где h – желаемая высота сооружения.

Чтобы избежать ошибок при расчёте стропильной системы, можно воспользоваться специальными онлайн-калькуляторами. Они помогут очень точно определить размер всех конструктивных элементов сооружения.

Шаг между стропилами и стойками определяется таким образом, чтобы равномерно распределить вес кровли на нижестоящие опоры. Чем больше снеговая нагрузка и тяжелее кровельный материал, тем меньше расстояние между основными несущими элементами. Рекомендуемый шаг при установке стоек – до 1,75 м.

Столбы для навеса из профильной трубы должны иметь сечение не меньше 40х40 мм. Если ширина конструкции больше 5-6 м, нужно использовать элементы с параметрами 80х80-120х120 мм. Для создания стропильной системы подходит труба с сечением 40х20, 40х40 мм. Для формирования откосов и обрешётки используются элементы меньшего сечения. Это помогает уменьшить вес конструкции без потери её несущей способности.

Технология выполнения работ

Навесы из металлопрофиля во дворе частного дома обустраиваются с учётом общепринятых строительных норм. Перечень и объем выполняемых работ также зависит от выбранной конструктивной схемы сооружения.

Односкатная конструкция

Односкатный козырёк из профильной трубы изготавливается по следующей схеме:

Подготовительные работы. Участок, где будет размещаться навес для машины из профильной трубы, очищается от мусора и выравнивается.
Разметка. Обозначаются места установки опорных столбов.

Фундамент. Под каждый столб выкапывается яма глубиной не меньше 60 см и диаметром от 25 см.
Установка стоек. К каждой трубе, выполняющей роль стойки, к нижней части приваривают «пяту» – специальную планку. Элемент устанавливается в проектное положение, после чего свободное пространство в ямке заполняется бетонной смесью.
Обвязка каркаса. Стойки соединяются по контуру при помощи горизонтально ориентированных элементов.
Создание ферм. Свариваются две трубы, расположенные по катетам конструкции. Осуществляется замер гипотенузы, отрезывается кусок трубы нужного размера, после чего приваривается в нужном месте. Между катетом и гипотенузой привариваются поперечины для увеличения пространственной жёсткости конструкции.
Установка дополнительных крепежей. Создавая козырёк из профильной трубы, к каждому меньшему катету фермы приваривается горизонтальная планка. В ней делаются отверстия, что позволит в последующем прикрепить конструкцию к стене дома.

Сборка каркаса. Все несущие элементы устанавливаются в своё проектное положение, привариваются обрешётка. Конструкция крепится к стене с использованием анкерных болтов.
Установка поликарбоната. Кровельный материал крепится к каркасу при помощи термошайб с уплотнительными кольцами и заглушками. Листы поликарбоната стыкуются с использованием специального разъёмного профиля. Боковые срезы материала закрываются перфорированной лентой и торцовой планкой.

Видео описание

Подробнее о том, как устанавливаются металлические навесы из металлоконструкций к дому, рассказывается в этом видео:

Двускатные

Двускатное сооружение возводится по аналогичной технологичной схеме. Единственное отличие – конструкция кровли. В качестве стропильных ног используются фермы, представляющие собой равносторонние треугольники. Внутри конструкции обязательно присутствуют вертикальные и наклонные элементы, обеспечивающие дополнительную жёсткость.

Если навес к дому из металлопрофиля изготавливается с использованием профнастила, для крепления листов к обрешётке применяются специальные саморезы. Они устанавливаются без предварительного высверливания отверстий и обеспечивают герметичность соединения за счёт присутствия резиновой прокладки.

Стык листов на двускатной кровли закрывается специальной коньковой планкой. Она прикрепляется при помощи таких же саморезов к верхнему жёлобу профнастила.

Другие тонкости создания двускатной конструкции показаны в этом видеоролике:

Дополнительные рекомендации

Навесы из металлопрофиля во дворе частного дома или общественного здания изготавливаются с учётом следующих правил:

Перед устройством фундамента нужно узнать глубину промерзания грунта для конкретной местности. Столбы должны заглубляться не выше, чем этот уровень. Это будет гарантировать стойкость и долговечность конструкции.
Все элементы металлического каркаса необходимо покрыть специальным грунтом и краской. Это предотвратит разрушение материала под действием влаги.
Арки для навеса из профильной трубы изготавливаются при помощи специального оборудования, которое помогает согнуть металл под нужным радиусом. Самостоятельно это сделать невозможно.
Для фиксации труб диаметром до 25 мм можно использовать систему краб. Это специальные хомуты, которые обеспечивают соединение одновременно нескольких элементов каркаса.

Для соединения элементов из профильной трубы, кроме сварочных, можно использовать болтовые соединения. Они не менее прочные и способные выдержать значительные нагрузки.

Коротко о главном

Навес для автомобиля из металлопрофиля – оптимальное с конструктивной, функциональной и эстетической точки зрения решение. Также такие сооружения отлично подходят для обустройства крытых площадок для отдыха, игр, занятий спорта, для оформления террас и входных групп.

Подобные конструкции состоят из фундамента, стоек, подвесов, откосов, стропильной системы и кровли. В зависимости от типа опоры они могут быть отдельно стоящими, консольными или пристроенными. По типу используемой кровли такие сооружения разделяют на односкатные, двускатные, арочные, шатровые.

Расчёт и установку навеса лучше всего доверить профессионалам. Это позволит получить надёжную конструкцию, которая прослужит много лет.

Фермы из профильной металлической трубы: чертеж, правила сборки

Фермы из профильной трубы получили свое распространение в сфере домашнего хозяйства и промышленности. На основе такого каркаса можно построить любое сооружение: от жилого здания до ангара, складского помещения или даже стадиона. Виды и размеры таких металлических конструкций очень разнообразны: фермы могут служить даже каркасом для дымовых труб. Основой любой постройки будет чертеж, поэтому особое внимание следует уделить правильности его составления.

Фермы — обязательная часть конструкции навеса, гаража или ангара

Перечень видов ферм из профильной трубы

Металлические фермы из профильной трубы для навеса конструируют из профиля, чаще всего стального. Профиль может иметь различные формы сечения: овальное, квадратное и наиболее популярное — прямоугольное.

Виды ферм имеют подразделения на две категории: фермы, где все элементы крепятся между собой в одной плоскости и сооружения с подвесной конструкцией (включает в себя верхний и нижний пояса).

Разделяются конструкции по следующим признакам: необходимая нагрузка на профиль, уклон системы, тип расположения перекрытий, длина пролета и градус наклона. В зависимости от этих факторов фермы могут быть такими:

1. Сооружения с уклоном, составляющим 22-30 градусов. Требования к устойчивости ферм подобного плана гласят, что их высота не должна превышать 1/5 от всей длины. Обычно расчет высоты производится именно по этому принципу, разделяя планируемую длину ангара на 5. Такой уклон выбирают тогда, когда хотят добиться относительной легкости системы.

Если протяженность всей конструкции превышает 14 метров, в таком случае раскосы следует располагать по направлению сверху вниз. При этом на верхнем ярусе размещают панель длиной 150-250 см. В конечном счете получается сооружение с двумя поясами, число панелей также будет четным.

Форма ферм и их количество зависит от типа и размера сооружения, а также от предполагаемой нагрузки на его кровлю

Полезный совет! Если планируется возведение фермы с пролетом более 20 метров, необходим монтаж подстропильных элементов, опорой которым будет служить дополнительные колонны.

Еще одной часто используемой разновидностью данного вида будут так называемые фермы Полонсо – сооружения треугольной формы с соединением в форме затяжки. Ферма из профильной трубы Полонсо считается очень легковесной, так как при ее строительстве удается избежать чересчур длинных раскосов.

2. Фермы с номинальным уклоном кровли в пределе 15-22 градусов. Этот вариант рассматривается для сооружений, которые не будут в итоге иметь длину пролета более 20 метров. Виды ферм с таким уклоном имеют высоту, составляющую 1/7 от общей протяженности. При необходимости увеличения высоты нижний пояс следует составить из ломаных сегментов.

3. Конструкции с наименьшим уклоном, не превышающим 15 градусов. При запланированном угле фермы до 15 градусов лучшим вариантом будут трапециевидные конструкции. Расчет высоты проводится из индивидуальных соображений, все зависит от конкретного угла кровли и назначения ангара. Высота может находиться в пределе от 1/7 до 1/12 протяженности.

Для трапециевидных ферм оптимальная длина металлических панелей должна составлять 1,5-2,5 м. Если чертеж не включает навесной потолок, раскосы можно заменить решеткой треугольной формы.

Если речь идет о форме конструкции, фермы из профильной трубы бывают следующего типа:

односкатные;
двускатные;
прямые;
арочные.

Последняя разновидность — фермы арочного типа — являются наиболее распространенными. Они достаточно прочные, их можно обшить поликарбонатными листами. Расчет навеса арочной конструкции должен быть очень точным для того, чтобы вес распределялся по профилю максимально равномерно. Арочные фермы строят и из обычных профильных труб, и из сваренных вместе.

Арочный тип ферм позволяет сделать полукруглую крышу из поликарбоната

Расчет фермы из стальной профильной трубы

Механизм расчета и создания чертежа фермы из профильной трубы производится в несколько важнейших этапов:

Начальный этап — расчет длины ангара (гаража, сарая – помещения, строительство которого планируется). От данного показателя будет зависеть высота металлоконструкции. В свою очередь, длина конструкции напрямую зависит от угла наклона кровли.
Далее выбираются контуры поясов профиля. На выбор будут влиять тип назначения ангара, разновидность перекрытия кровли и угол ее наклона.
Теперь, когда известны все габариты металлоконструкции, следует определиться с тем, будет ли возможность транспортировки фермы на объект, если строительство производится на строительной площадке.
Необходимо предусмотреть наличие строительного подъема кровли, если длина ангара находится в диапазоне 12-36 м.
Рассчитайте габариты панелей. Расчет основывается на показателе нагрузок, постоянно или периодически воздействующих на строение. Если ферма будет треугольной формы, номинальный угол наклона составит 45 градусов.
Определяются расстояния между всеми узлами, составляется чертеж фермы из профильной трубы на основании проведенных измерений и вычислений.

Полезный совет! Для более точных расчетов постройки арочного ангара из профильной трубы рекомендуется использовать строительный калькулятор. Вообще проведение подобных вычислений вручную сейчас – большая редкость, претензионную точность расчетов можно получить, пользуясь специальными программами для архитекторов и строителей на ПК.

Чертеж фермы можно создать ручную или при помощи компьютерной программы

Проведение расчета арочной фермы из профильной трубы

Рассмотрим конкретный пример расчета для арочного навеса. Параметры предполагаемого сооружения будут следующими: фермы расположены с шагом 1,05 м, нагрузки будут сосредотачиваться в узловых участках. Высота арки в нашем случае не должна превышать 3 метров. Рекомендованной высотой фермы будет 1,5 м – такой параметр считается более привлекательными и с эстетической точки зрения, и из соображений прочности. Между опорами берется пролет 6 м (L), стрела нижнего уровня – 1,3 м (f). Окружность в нижнем ярусе будет иметь радиус 4,1 м (r). Угол между радиусами будет составлять α=105.9776°.

Длина профиля из нижнего пояса рассчитывается по формуле:

В ней: mн – величина профиля нижнего пояса; R – радиус окружности; A – угол между радиусами; π – постоянная.

mн = 3,14 х 4,1 х 106 / 180 = 7,58 (м).

Шаг между узлами конструкции в участках нижнего пояса должен составлять 55,1 см, в то время как шаги между крайними участками рассчитываются индивидуально. Для упрощения монтажа показатель можно округлить до 55 см, но увеличивать шаг не стоит.

Требования к расчету профильной трубы для строительства фермы

При выборе изделий профильного проката, в особенности для крупногабаритных навесов, стоит руководствоваться данными, предоставленными СНиП:

07-85 – данные о взаимодействии снеговых нагрузок и веса остальных конструктивных деталей сооружения;
П-23-81 – алгоритм работы с профилированными стальными изделиями.

Пристенный навес также несет нагрузки, и его проектирование тоже нужно производить с учетом снежного покрова в зимнее время

Данные из представленных положений помогут быстрее сориентироваться в выборе типа фермы, угла наклона кровли и сечения, размера профильной трубы для стоек постройки.

Важно! Влиять на выбор также будет местоположение региона, количество выпадающих осадков на протяжении зимнего периода.

Рассмотрим следующий пример: планируется постройка пристенного навеса с габаритами 4,7х9 метров. Его передний край опирается на стойки, а задняя часть крепится к внешней стене дома. Сооружение будет возводиться в южном регионе, например, в Краснодарском крае. Информацию о снеговой нагрузке для каждого региона можно найти в сети Интернет, в нашем случае она будет составлять 84кг/м2. Оптимальным углом наклона кровли для навеса такого габарита будет всего 8 градусов.

Одна стойка высотой в 2,2 метра имеет вес в 150 кг, а ее вертикальная нагрузка приблизится к 1,1 тоннам. Трубы профильные круглого (овального) сечения для данных целей не подойдут, минимальные показатели для профильной квадратной трубы – сечение 45 мм и толщина стенки 4 мм. Но если несколько модернизировать конструкцию, введя в нее два параллельных пояса с косой решеткой, для них можно взять профиль с сечением 25 мм и толщиной стенки 3 мм. При высоте фермы из профильной трубы в 40 см для поясов следует применить квадратные профтрубы с показателями 35 мм и 4 мм соответственно.

Для простоты расчета фермы из профильной трубы для навеса можно воспользоваться таблицей соответствия сечения и толщин стенок из ГОСТ 30245.

Таблица 1

Чтобы конструкция не разрушалась под действием коррозии, для ее основы нужно выбирать трубы из легированной стали

Металлические трубы для строительства арочного навеса стоит приобретать высококачественные, желательно из легированной стали. В сплаве должно быть большое количество углеродов – это создает достаточную защиту металлу от воздействий природных факторов и окружающей среды.

Расчет и изготовление ферм из профильной трубы

Применив профильную трубу для монтажа ферм, можно создавать конструкции, рассчитанные на высокие нагрузки. Легкие металлоконструкции подходят для возведения сооружений, обустройства каркасов под дымоходы, монтажа опор для кровли и козырьков.

Вид и габариты ферм определяют в зависимости от специфики использования, будь то домашнее хозяйство или промышленная сфера. Важно грамотно выполнить расчет фермы из профильной трубы, иначе конструкция может не выдержать эксплуатационные нагрузки.

Виды ферм

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

Удобнее всего монтировать фермы из квадратных труб.

Ферма – это металлоконструкция, в состав которой входит верхний и нижний пояс, а также решетка между ними.

К элементам решетки относятся:

В соответствии с величиной угла наклона типовые фермы подразделяют на следующие виды:

Угол от 22 до 30 градусов. Металлоконструкция из профильной трубы для навеса или иной кровельной конструкции имеет соотношение высоты к длине как 1:5.
- для пролетов малой и средней длины чаще всего используют треугольные фермы из труб небольшого сечения – они легкие и при этом жесткие;
- при длине пролета свыше 14 метров, применяют раскосы, установленные сверху вниз, а по верхнему поясу крепят панель длиной 150-250 см, чтобы получить двухпоясную конструкцию с четным количеством панелей;
- для пролетов длиной более 20 метров, чтобы исключить прогиб фермы, требуется установка подстропильной конструкции, связанной опорными колоннами.

Отдельно стоит рассмотреть ферму Полонсо, которая выполнена в виде двух треугольных систем, соединенных между собой через затяжку. Это дает возможность не монтировать длинные раскосы в средних панелях, за счет чего заметно снижается общий вес конструкции.

Основы расчета

Перед тем как рассчитать ферму, необходимо подобрать подходящую конфигурацию крыши, учитывая габариты сооружения, оптимальное количество и угол наклона скатов.

Также следует определить, какой контур поясов подойдет для выбранного варианта крыши – при этом принимаются во внимание все эксплуатационные нагрузки на кровлю, включая осадки, ветровую нагрузку, вес людей, производящих работы по обустройству и обслуживанию навеса из профильной трубы или кровли, монтажу и ремонту оборудования на крыше.

Чтобы выполнить расчет фермы из профильной трубы, необходимо определить длину и высоту металлоконструкции. Длина соответствует расстоянию, которое должна перекрывать конструкция, при этом высота зависит от запроектированного угла наклона ската и выбранного контура металлоконструкции.

Расчет навеса в итоге сводится к тому, чтобы определить оптимальные промежутки между узлами фермы. Для этого требуется рассчитать нагрузку на металлоконструкцию, выполнить расчет профильной трубы.

Неправильно рассчитанные каркасы кровли несут угрозу для жизни и здоровья людей, поскольку тонкие или недостаточно жесткие металлоконструкции могут не выдержать нагрузок и разрушиться.

Поэтому рекомендуется доверить расчет металлической фермы профессионалам, знакомым со специализированными программами.

Если принято решение выполнить вычисления самостоятельно, необходимо воспользоваться справочными данными, в том числе о сопротивлении трубы на изгиб, руководствоваться СНиП.

Правильно рассчитать конструкцию без соответствующих знаний сложно, поэтому рекомендуется найти пример расчета типовой фермы нужной конфигурации и подставить в формулу необходимые значения.

На этапе проектирования составляется чертеж фермы из профильной трубы. Подготовленные чертежи с указанием размеров всех элементов упростят и ускорят изготовление металлоконструкций.

Чертеж с размерами элементов

Рассчитываем ферму из стальной профильной трубы

Рассмотрим, как правильно рассчитать металлоконструкцию, чтобы выполнить каркас кровли или навес из профильной трубы.

Подготовка проекта включает несколько этапов:

Определяется размер пролета постройки, который требуется перекрыть, выбирается форма крыши и оптимальный угол наклона ската (или скатов).
Подбираются подходящие контуры поясов металлоконструкции с учетом назначения постройки, формы и размеров крыши, угла наклона, предполагаемых нагрузок.
Рассчитав приблизительные габариты фермы, следует определить, можно ли изготовить металлоконструкции в заводских условиях и доставить их на объект автотранспортом, или сварка ферм из профильной трубы будет выполнена непосредственно на стройплощадке по причине большой длины и высоты конструкций.
Далее требуется рассчитать габариты панелей, основываясь на показателях нагрузок при эксплуатации кровли – постоянных и периодических.
Чтобы определить оптимальную высоту конструкции в середине пролета (Н), используют следующие формулы, где L – длина фермы:
- для параллельных, полигональных и трапецеидальных поясов: Н=1/8×L, при этом уклон верхнего пояса доложен составлять приблизительно 1/8×L или 1/12×L;
- для металлоконструкций треугольной формы: Н=1/4×L либо Н=1/5×L.
Угол установки раскосов решетки составляет от 35° до 50°, рекомендуемое значение 45°.
На следующем этапе следует определить расстояние между узлами (обычно оно соответствует ширине панели). Если длина пролета превышает 36 метров, требуется вычисление строительного подъема – обратно погашаемого изгиба, который воздействует на металлоконструкцию при нагрузках.
На основании измерений и вычислений готовится схема, согласно которой будет вестись изготовление ферм из профильной трубы.

Изготовление конструкции из профильной трубы

Чтобы обеспечить необходимую точность расчетов, используйте строительный калькулятор – подходящую специальную программу. Так вы сможете сопоставить свои и программные расчеты для того, чтобы не допустить большого несоответствия в размерах!

Арочные конструкции: пример расчета

Чтобы сварить ферму для навеса в виде арки, применяя профильную трубу, необходимо правильно рассчитать конструкцию. Рассмотрим принципы расчета на примере предполагаемого сооружения с пролетом между опорными конструкциями (L) 6 метров, шагом между арками 1,05 метра, высотой фермы 1,5 метра – такая арочная ферма выглядит эстетично и способна выдержать высокие нагрузки.

Длина стрелы нижнего уровня арочной фермы при этом составляет 1,3 метра (f), а радиус окружности в нижнем поясе будет равен 4,1 метра (r). Величина угла между радиусами: а=105.9776°.

Для нижнего пояса длину профиля (mн) рассчитывают по формуле:

mн = π×R×α/180, где:

mн – длина профиля из нижнего пояса;

π – постоянная величина (3,14);

R – радиус окружности;

α – угол между радиусами.

В результате получаем:

mн = 3,14×4,1×106/180 = 7,58 м

Узлы конструкции располагают в участках нижнего пояса с шагом 55,1 см — допускается округлить значение до 55 см, чтобы упростить сборку конструкции, но увеличивать параметр не следует. Расстояния между крайними участками требуется рассчитать индивидуально.

Если длина пролета составляет менее 6 метров, вместо сварки сложных металлоконструкций можно воспользоваться одинарной или двойной балкой, выполнив сгиб металлического элемента под выбранным радиусом. В этом случае расчет арочных ферм не требуется, но важно правильно подобрать сечение материала, чтобы конструкция выдерживала нагрузки.

Профильная труба для монтажа ферм: требования к расчету

Чтобы готовые конструкции перекрытий, в первую очередь крупногабаритные, выдерживали проверку на прочность на протяжении всего срока эксплуатации, трубопрокат для изготовления ферм подбирается на основании:

СНиП 07-85 (взаимодействие снеговой нагрузки и веса элементов конструкций);
СНиП П-23-81 (о принципах работы со стальными профилированными трубами);
ГОСТ 30245 (соответствие сечения профильных труб и толщины стенок).

Данные из указанных источников позволят ознакомиться с видами профильных труб и выбрать оптимальный вариант с учетом конфигурации сечения и толщины стенок элементов, конструктивных особенностей фермы.

Навес для авто из трубопроката

Фермы рекомендуется изготавливать из трубопроката высокого качества, для арочных конструкций желательно выбрать легированную сталь. Чтобы металлоконструкции были устойчивы к коррозии, сплав должен включать большой процент углерода. Металлоконструкции из легированной стали не нуждаются в дополнительной защитной окраске.

Полезные советы по монтажу

Зная, как сделать решетчатую ферму, можно смонтировать надежный каркас под светопрозрачный навес или кровлю.

При этом важно учитывать ряд нюансов:

Самые прочные конструкции монтируются из металлопрофиля с сечением в виде квадрата или прямоугольника за счет наличия двух ребер жесткости.
Основные компоненты металлоконструкции крепятся между собой с использованием спаренных уголков и прихваток.
При стыковке деталей каркаса в верхнем поясе требуется использовать двутавровые разносторонние уголки, при этом соединять следует по меньшей стороне.
Сопряжение частей нижнего пояса крепят с установкой равносторонних уголков.
Стыкуя основные части металлоконструкций большой длины, применяют накладные пластины.

Важно представлять, как сварить ферму из профильной трубы, если металлоконструкцию требуется собрать непосредственно на строительной площадке. Если нет навыков ведения сварочных работ, рекомендуется пригласить сварщика с профессиональным оборудованием.

Сварка элементов фермы

Стойки металлоконструкции монтируют под прямым углом, раскосы – под наклоном в 45°. На первом этапе нарезаем из профильной трубы элементы в соответствии с размерами, указанными на чертеже. Собираем на земле основную конструкцию, проверяем ее геометрию. Затем варим собранный каркас, используя уголки и накладные пластины, где они требуются.

Обязательно проверяем прочность каждого сварного шва.

От их качества и точности расположения элементов зависит прочность и надежность сваренных металлоконструкции, их несущая способность. Готовые фермы поднимают наверх и крепят к обвязке, соблюдая шаг установки согласно проекту.

Видео

Читайте также: