Як зробити ферми з профільної труби – види та способи монтажу

Зміст:

Різноманітність металевих ферм з труби
Креслення ферми зі сталевого профілю
Як розрахувати склепінчасту профільну ферму
Нормативи розрахунку профілю для ферми
Практичні поради щодо розрахунку ферм з профільованих труб

В основі перекриття будь-якої господарської будівлі, будь то житловий будинок, ангар, промисловий цех або цілий стадіон, закладають спеціальний каркас – ферму. Найбільшою популярністю останнім часом стали користуватися ферми з профільної труби. Про те, які бувають різновиди ферм з профільних труб, а також як зробити розрахунки для виготовлення тієї або іншої конструкції, ми розповімо далі в матеріалі.

Існує дуже багато різновидів металевих ферм з профільної труби, а в деяких випадках вони навіть стають основою для димарів. Але щоб вся конструкція була міцною і надійною, потрібно правильно виконати креслення, за якими буде виготовлятися каркас.

Різноманітність металевих ферм з труби

Як правило, для виготовлення ферм з профільної труби застосовують металевий профіль. Його форма буває овальною, круглою, квадратною, але найчастіше використовується прямокутна профільна труба.

За будовою конструкції з профільної труби діляться на два типи: структурні елементи каркаса можуть фіксуватися в одній площині; ферма може бути складена з нижнього і верхнього поясів.

Крім того, класифікація ферм з прямокутних труб ґрунтується на таких чинниках, як рівень навантаження на профіль, кут нахилу елементів, загальний ухил конструкції, довжина окремих прольотів, а також характер розташування перекриттів.

Виходячи з цих параметрів, усі типові ферми з профільної труби складаються з таких груп:

Ферми, кут нахилу яких сягає близько 22-30º. Щоб така конструкція була стійкою, її висота має дорівнювати 1/5 частки довжини виробу або бути трохи менше. Як правило, цю норму беруть за основу при розрахунку необхідної висоти конструкції, тобто задану довжину виробу просто ділять на 5. Краще обирати такий різновид ферми, якщо конструкція повинна бути максимально полегшеною. Якщо передбачувана довжина будови буде понад 14 метрів, то положення розкосів в конструкції ферми з профільної труби для навісу буде вертикальним. Головне тут — зробити правильний розрахунок навісу, врахувати всі нюанси. На верхньому ярусі фіксуються шматки профілю довжиною 150-250 см.

В результаті весь каркас складатиметься з двох поясів, з кількістю панелей, кратною двом. Зверніть увагу на той факт, що якщо ферма має дуже велику довжину понад 20 метрів, знадобляться додаткові опорні стовпи, які будуть підтримувати кроквяну систему і дозволять перерозподілити навантаження по всій конструкції. Нерідко для спорудження каркаса для перекриттів користуються схемою ферми Полонсо. Вона являє собою трикутну конструкцію, з'єднання в якій має форму затяжки. При її спорудженні розкоси виходять не дуже довгими, що істотно полегшує масу всієї ферми. Завдяки цій якості, ферми з профільної труби Полонсо застосовують досить часто.
Ухил покрівлі на фермі досягає показників у 15-22º (калькулятор розрахунку кута нахилу даху). Даний тип споруди кращий для будівель, довжина яких не перевищує 20 метрів. По висоті така конструкція не повинна перевищувати 1/7 частині довжини будови. Якщо ж потрібно збільшити висоту ферми, то її нижній пояс повинен складатися з ламаних сегментів.
Каркаси із загальним ухилом не більше 15º. Як правило, якщо мова йде про такий різновид ферми, то її виготовляють у формі трапеції (розрахунок площі трапеції - калькулятор). Виходячи з призначення споруди, а також кута укладання покрівлі, висоту конструкції власник визначає самостійно. Відштовхуватися треба від показників між 1/7 і 1/12 частиною довжини споруди. Риштування під покрівлю у формі трапеції виготовляють із застосуванням панелей із металу, довжина яких повинна бути в межах 1,5-2,5 метри. Якщо креслення ферми з профільної труби не передбачає влаштування підвісної стелі, то замість розкосів можна скористатися трикутною решіткою.

За формою ферми зі сталевих профільних труб можна розділити на:

прямі;
склепінчасті;
односхилі та двосхилі.

Найбільш популярним і часто застосовуваним типом ферм із сталевого профілю є арочні. Їх конструкція досить міцна та ефективна, до того ж таку ферму можна перекрити листами полікарбонату. Однак щоб досягти максимально рівномірного розподілу навантаження на профіль арочної ферми, слід ретельно провести розрахунки. Для спорудження ферм аркового типу можуть застосовуватися як поодинокі профільні труби, так і попередньо зварені разом.

Креслення ферми зі сталевого профілю

УВАГА!
Не робіть ПОМИЛОК у розрахунку!
Використовуйте будівельні калькулятори онлайн - розрахунок будівельних матеріалів та конструкцій для ремонту і будівництва швидко та точно.

Складання креслення та розрахунок ферми з профільної труби проводиться з дотриманням такої методики:

В першу чергу слід зайнятися розрахунками планованої або фактичної довжини приміщення, наприклад, гаража, ангара, сараю або річного навісу з профільної труби. Отримані дані будуть враховуватися при прорахунках висоти ферми з профілю. А от довжина сталевого каркаса може змінюватись в залежності від кута нахилу даху.
Наступним кроком визначають, якої форми профіль буде використаний. Вибір значною мірою залежить від функціонального призначення ангара, кута нахилу даху, а також типу покрівельного матеріалу.
Після проведення усіх замірів належить з'ясувати, чи можливо буде транспортувати ферму на місце монтажу, якщо її складання здійснювати на будмайданчику.
Доведеться подбати й про оснащення механізму для будівельного підйому покрівлі, якщо по довжині об'єкт досягає величин в межах 12-36 метрів.
Далі проводяться розрахунки параметрів панелей, виходячи з рівня передбачуваних навантажень, яким споруда буде піддаватися перманентно або періодично. Для ферми з трикутного профілю нахил буде становити 45º.
На кінцевому етапі закладають крок між вузлами та виготовляють креслення майбутньої ферми з профільної труби, виходячи з отриманих даних.

Зазначимо, що для отримання максимально правильних розрахунків при підготовці креслень для арочної ферми, краще скористатися інженерним калькулятором. До того ж на допомогу проєктувальникам нині розроблені спеціальні комп'ютерні програми та алгоритми, тому нема потреби рахувати вручну (калькулятор ферми з профільної труби).

Як розрахувати склепінчасту профільну ферму

Для того, щоб розібрати методологію розрахунку склепінчастої ферми з профільної труби, наведемо приклад з конкретними цифрами.

Окремі ділянки ферми будуть розміщені на відстані 105 см, причому максимальне навантаження припадає на вузлові точки. При цьому висота арки не буде більш як 3 метри. Мало того, бажано виконати арку з висотою 1,5 м, що зробить її більш міцною, безпечною та досить привабливою зовні. Довжина ферми (L) дорівнює 6 метрам, а стріла нижнього пояса (f) становить 1,3 метра. У нижньому ярусі радіус кола (r) буде дорівнює 4,1 метра, а кут між радіусами дорівнює α=105.9776º.

Для розрахунку довжини профілю для нижнього ярусу, скористаємося формулою:

мн=π×Rα/180, де

мн – довжина профілю для нижнього ярусу;

R – радіус кола;

π – постійна величина.

Таким чином, отримаємо наступний розрахунок:

мн=3,14×4,1×106/180 = 7,58 метра.

При цьому в нижньому поясі крок між кутовими точками становитиме 55,1 см, а ось для крайніх відрізків по обидва боки в поясі крок потрібно визначити самостійно. Можна скористатися округленим значенням у 55 см, однак в будь-якому випадку не бажано збільшувати довжину кроку.

Якщо ферма з профілю потрібна для спорудження невеликих розмірів, то можна обмежитися кількістю прольотів у межах 8-16 штук. Якщо взяти менше число прольотів, то панелі по довжині будуть досягати 95,1 см з кроком між поясами у межах 87-90 см. При найбільшому числі відрізків крок буде дорівнює 40-45 см.

Нормативи розрахунку профілю для ферми

Для правильного вибору профілю, особливо якщо він буде використовуватися у великих конструкціях, слід відштовхуватися від показників БНіП:

07-85 – відомості про характер залежності між вагою конструкційних елементів споруди та впливом снігових навантажень;
П-23-81 – послідовність проведення робіт зі сталевими профільними трубами.

Керуючись зазначеними документами, можна визначитися, який різновид ферми обрати для того чи іншого типу споруди, який закласти кут нахилу покрівлі, а також правильно підібрати переріз і розміри профільної труби для опорних стовпів. Зокрема, регулярність та інтенсивність опадів в зимовий період може значною мірою впливати на вибір профілю для ферми (калькулятор згинання для профільних труб онлайн).

Для наочності розглянемо реальний приклад розрахунків для односхилої ферми з профільної труби. Будуватися буде навіс з розмірами 4,7×9 метрів. У передній частині він повинен спиратися на опорні стовпи, а задня частина буде закріплена на житловому будинку. Розташована споруда буде в північному регіоні, де рівень снігового навантаження в зимовий час складає 84 кг/м². Загальний ухил конструкції складе всього 8 градусів.

Кожна зі стійок матиме висоту 2,2 метра, і важитиме близько 150 кг. При цьому навантаження на них буде досягати 1100 кг. В такому випадку неприйнятні ані круглі, ані овальні профільні труби. Скористатися потрібно квадратними 45 мм профільованими виробами з товщиною стінки 4 мм

Як варіант, конструкцію ферми можна злегка видозмінити, додавши до неї 2 паралельно розміщені пояси з косими ґратами між ними, в такому випадку можна обійтися профілями зі стінкою 3 мм і перетином 25 мм. Висота ферми в 40 см припускає використання профільованих труб перетином 35 мм і стінками в 4 мм.

Співвідношення перерізу профілю і товщини стінок залежно від навантаження можна знайти в ДСТУ 30245.

Щоб профілі в арковій фермі були захищені від впливу навколишнього середовища та були надійні, вони повинні бути виготовлені з якісного матеріалу, переважно з легованої сталі з достатнім включенням вуглецю.

Практичні поради щодо розрахунку ферм з профільованих труб

При розробці проєкту металевої ферми варто звертати увагу на ряд нюансів:

щоб полегшити загальну вагу металевої ферми, можна при будівництві ангара встановити допоміжні решітки – варіант прийнятний, якщо нахил даху досить малий;
ламана форма нижнього пояса допоможе істотно скоротити масу конструкції з середнім кутом ухилу;
міцність покрівлі можна забезпечити, якщо розміщувати ферми з кроком не більше 175 см.

Складання і зварювання ферм з профільованих металевих труб повинне здійснюватися з дотриманням таких норм:

Для міцного з'єднання всіх конструкційних деталей споруди застосовують спарені куточки та прихвати.
В нижньому поясі для зварювання елементів використовуються рівносторонні куточки.
Для верхнього поясу ферми при зварюванні використовують двотаврові куточки. Фіксуються встик вони за найменшими сторонами, які мають різну довжину.
Щоб навантаження було рівномірно розподілене по всій конструкції, використовують парні швелери та пластини-накладки. Як правило, таким заходом користуються, коли потрібно зробити навіс довше.
Всі зварні шви по завершенні робіт потрібно ретельно перевірити. Після цього можна провести зачистку.
Якщо потрібно, то наприкінці проводиться фарбування ферми антикорозійним складом. Якщо ж профіль з легованої сталі, то фарбування він не потребує.

Таким чином, для численних споруд господарського або промислового застосування дуже часто виготовляють ферми з профільованих труб. Через значну складність і трудомісткість процесу розрахунків, проєктування і створення креслення краще довірити спеціалістам.