Ферми з профільної труби отримали своє поширення у сфері домашнього господарства і промисловості. На основі такого каркасу можна побудувати будь-яку споруду: від житлового будинку до ангара, складського приміщення чи навіть стадіону. Види та розміри таких металевих конструкцій дуже різноманітні: ферми можуть служити навіть каркасом для димових труб. Основою будь-якої будівлі буде креслення, тому особливу увагу слід приділити правильності його складання.
Ферми — обов’язкова частина конструкції навісу, гаража або ангара
Перелік видів ферм з профільної труби
Металеві ферми з профільної труби для навісу конструюють з профілю, найчастіше сталевого. Профіль може мати різні форми перерізу: прямокутне, квадратне й найбільш популярне — прямокутне.
Види ферм мають підрозділи на дві категорії: ферми, де всі елементи кріпляться між собою в одній площині і споруди з конструкцією підвісної (включає в себе верхній і нижній пояси).
Поділяються конструкції за такими ознаками: необхідна навантаження на профіль, ухил системи, тип розташування перекриттів, довжина прольоту і градус нахилу. В залежності від цих факторів ферми можуть бути такими:
1. Споруди з ухилом, що становить 22-30 градусів. Вимоги до стійкості ферм подібного плану свідчать, що їх висота не повинна перевищувати 1/5 від всієї довжини. Зазвичай розрахунок висоти проводиться саме за цим принципом, розділяючи плановану довжину ангара на 5. Такий ухил вибирають тоді, коли хочуть домогтися відносної легкості системи.
Якщо протяжність усієї конструкції перевищує 14 метрів, в такому випадку розкоси слід розташовувати по напрямку зверху вниз. При цьому на верхньому ярусі розміщують панель довжиною 150-250 див. В кінцевому рахунку виходить споруда з двома поясами, число панелей також буде парною.
Форма ферм і їх кількість залежить від типу і розміру споруди, а також від передбачуваного навантаження на його покрівлю
Корисна порада! Якщо планується зведення ферми прольотом більше 20 метрів, необхідний монтаж підкроквяних елементів, опорою яких буде служити додаткові колони.
Ще однією часто використовуваною різновидом даного виду будуть так звані ферми Полонсо – споруди трикутної форми із з’єднанням у формі затяжки. Ферма з профільної труби Полонсо вважається дуже легкою, так як при її будівництві вдається уникнути надто довгих розкосів.
2. Ферми з номінальним ухилом покрівлі в межі 15-22 градусів. Цей варіант розглядається для споруд, які не будуть в підсумку мати довжину прольоту більше 20 метрів. Види ферм з таким ухилом мають висоту, складову 1/7 від загальної протяжності. При необхідності збільшення висоти нижній пояс слід скласти з ламаних сегментів.
3. Конструкції з мінімальним ухилом, що не перевищує 15 градусів. При запланованому вугіллі ферми до 15 градусів кращим варіантом будуть трапецієвидні конструкції. Розрахунок висоти проводиться з індивідуальних міркувань, все залежить від конкретного кута покрівлі та призначення ангара. Висота може перебувати в межах від 1/7 до 1/12 довжини.
Для трапецієподібних ферм оптимальна довжина металевих панелей повинна складати 1,5-2,5 м. Якщо креслення не включає навісну стелю, розкоси можна замінити ґратами трикутної форми.
Якщо мова йде про форму конструкції, ферми з профільної труби бувають наступного типу:
- односхилі;
- двосхилі;
- прямі;
- аркові.
Останній різновид — ферми арочного типу — є найбільш поширеними. Вони досить міцні, їх можна обшити полікарбонатними листами. Розрахунок навісу арочної конструкції повинен бути дуже точним для того, щоб вага розподілявся за профілем максимально рівномірно. Арочні ферми будують і зі звичайних профільних труб, і із зварених разом.
Арочний тип ферм дозволяє зробити напівкруглу дах з полікарбонату
Розрахунок ферми з профільної труби сталевий
Механізм розрахунку і створення креслення ферми з профільної труби проводиться в кілька найважливіших етапів:
- Початковий етап — розрахунок довжини ангара (гаража, сараю – приміщення, будівництво якого планується). Від даного показника буде залежати висота металоконструкції. У свою чергу, довжина конструкції безпосередньо залежить від кута нахилу покрівлі.
- Далі вибираються контури поясів профілю. На вибір будуть впливати тип призначення ангара, різновид перекриття покрівлі та кут її нахилу.
- Тепер, коли відомі всі габарити металоконструкції, слід визначитися з тим, чи буде можливість транспортування ферми на об’єкт, якщо будівництво здійснюється на будівельному майданчику.
- Необхідно передбачити наявність будівельного підйому покрівлі, якщо довжина ангара знаходиться в діапазоні 12-36 м.
- Розрахуйте габарити панелей. Розрахунок ґрунтується на показнику навантажень, постійно або періодично впливають на будову. Якщо ферма буде трикутної форми, номінальний кут нахилу складе 45 градусів.
- Визначаються відстані між всіма вузлами, складається креслення ферми з профільної труби на підставі проведених вимірювань і обчислень.
Корисна порада! Для більш точних розрахунків споруди ангара арочного з профільної труби рекомендується використовувати будівельний калькулятор. Взагалі проведення подібних обчислень вручну зараз – велика рідкість, претензійну точність розрахунків можна отримати, користуючись спеціальними програмами для архітекторів і будівельників на ПК.
Креслення ферми можна створити ручну або за допомогою комп’ютерної програми
Проведення розрахунку арочної ферми з профільної труби
Розглянемо конкретний приклад розрахунку для арочного навісу. Параметри передбачуваного споруди будуть наступними: ферми розташовані з кроком 1,05 м, навантаження будуть зосереджуватися на вузлових ділянках. Висота арки в нашому випадку не повинна перевищувати 3 метрів. Рекомендованою висотою ферми буде 1,5 м – такий параметр вважається більш привабливими і з естетичної точки зору, і з міркувань міцності. Між опорами береться проліт 6 м (L), стріла нижнього рівня – 1,3 м (f). Окружність в нижньому ярусі буде мати радіус 4,1 м (r). Кут між радіусами буде складати ?=105.9776°.
Довжина профілю з нижнього пояса розраховується за формулою:
мн = ?*Ra/180.
В ній: мн – величина профілю нижнього поясу; R – радіус кола; A – кут між радіусами; ? – постійна.
В результаті:
мн = 3,14 х 4,1 х 106 / 180 = 7,58 (м).
Крок між вузлами конструкції в ділянках нижнього пояса повинен становити 55,1 см, в той час як кроки між крайніми ділянками розраховуються індивідуально. Для спрощення монтажу показник можна округлити до 55 см, але збільшувати крок не варто.
Розрахунок навісу дрібних габаритів допускає кількість прольотів в районі 8-16. Для мінімальної кількості довжина стрижнів буде становити 95,1 см при кроці між поясами у районі 87-90 див. Для максимального числа прольотів крок складе 40-45 див.
Вимоги до розрахунку профільної труби для будівництва ферми
При виборі виробів профільного прокату, особливо для великогабаритних навісів, варто керуватися даними, наданими СНиП:
- 07-85 – дані про взаємодію снігових навантажень і ваги інших конструктивних деталей споруди;
- П-23-81 – алгоритм роботи з профільованими сталевими виробами.
Пристінний навіс також несе навантаження, і його проектування теж потрібно проводити з урахуванням снігового покриву у зимовий час
Дані з представлених положень допоможуть швидше зорієнтуватися у виборі типу ферми, кута нахилу покрівлі та перерізу, розміру профільної труби для стійок споруди.
Важливо! Впливати на вибір також буде розташування регіону, кількість опадів, що випадають протягом зимового періоду.
Розглянемо наступний приклад: планується будівництво пристінного навісу з габаритами 4,7х9 метрів. Його передній край спирається на стійки, а задня частина кріпиться до зовнішньої стіни будинку. Споруда буде зводитися в південному регіоні, наприклад, в Краснодарському краї. Інформацію про снігового навантаження для кожного регіону можна знайти в мережі Інтернет, в нашому випадку вона буде становити 84кг/м2. Оптимальним кутом нахилу покрівлі для навісу такого габариту буде всього 8 градусів.
Одна стійка заввишки 2,2 метра має вагу до 150 кг, а її вертикальне навантаження наблизиться до 1,1 тоннам. Труби профільні круглого (овального) перерізу для даних цілей не підійдуть, мінімальні показники для профільної квадратної труби – перетин 45 мм і товщина стінки 4 мм, Але якщо дещо модернізувати конструкцію, ввівши в неї два паралельних пояси з косою сіткою, для них можна взяти профіль з перерізом 25 мм і товщиною стінки 3 мм При висоті ферми з профільної труби 40 см для поясів слід застосувати квадратні профтрубы з показниками 35 мм і 4 мм відповідно.
Для простоти розрахунку ферми з профільної труби для навісу можна скористатися таблицею відповідності перерізу та товщини стінок з ГОСТ 30245.
Таблиця 1
| Замкн. про- філь прямо- уг. перерізу | Замкн. про- філь квадр. перерізу | Показники товщини стінок | |||||||||||||||||
| Один | 1,5 | 1,8 | Два | 2,5 | Три | 3,5 | Чотири | П’ять | 5,5 | Сім | Вісім | Дев’ять | Десять | Дванадцять | 12,5 | Чотирнадцять | Шістнадцять | ||
| — | П’ятнадцять | + | |||||||||||||||||
| — | Двадцять | + | + | + | |||||||||||||||
| 40х20 | Двадцять п’ять Тридцять | + | + | ||||||||||||||||
| 40х25 | — | + | + | + | |||||||||||||||
| 60х30 і 60х40 | Сорок П’ятдесят | + | + | + | + | ||||||||||||||
| 80 х 40 | — | + | + | + | |||||||||||||||
| — | Шістдесят | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||
| — | Вісімдесят | + | + | + | + | + | |||||||||||||
| 120х80 | Дев’яносто | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||
| 140х120 150х100 | Сто Сто двадцять | + | + | + | + | + | + | + | + | ||||||||||
| 160х140 180х120 180х140 240х120 | Сто сорок Сто п’ятдесят Сто шістдесят Сто вісімдесят | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||
| 150х130, 160х120, 180х100 | — | + | + | + | + | + | + | + | + | ||||||||||
| 240х150 250х140 | Двісті Двісті двадцять | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||
| 300х100 | — | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | ||||||||
| 260х240 300х200 | Двісті п’ятдесят Триста | + | + | + | + | + | + | + | + | ||||||||||
Щоб конструкція не руйнувалася під дією корозії, для її основи потрібно вибирати труби з легованої сталі
Металеві труби для будівництва арочного навісу варто купувати високоякісні, бажано з легованої стали. В сплаві має бути велика кількість вуглеводів – це створює достатній захист металу від впливу природних факторів і навколишнього середовища.
Рекомендацію за розрахунком металевої ферми з профільної труби
У проектуванні ферм є деякі тонкощі:
- Для примусового полегшення ваги конструкції можлива будівництво ангара з додатковими гратами (в тому випадку, є ухил покрівлі взято мінімальний);
- щоб полегшити покрівлю із середнім ухилом, використовуються ламані нижні пояси;
- відстань між окремими фермами не перевищує 175 див.
При виготовленні і зварюванні металевих ферм з профільної труби слід дотримуватися наступних правил:
- З’єднання елементів ангару здійснюється за допомогою прихваток і спарених куточків.
- Деталі нижнього пояса зварюються рівносторонніми куточками.
- Каркас ферм у верхніх поясах з’єднується двотавровими куточками. Їх сторони повинні мати різну довжину, а стик проводиться по меншій стороні.
- Для розподілу навантажень застосовуються швелери парного типу і накладні пластини, що зварюється між собою. Такий метод з’єднання використовується при необхідності збільшити довжину навісу.
- При проведенні робіт суворо контролюється якість кожного зварного шва. По закінченню процесу зварювання кожен шов слід зачистити.
- При необхідності можна здійснити фарбування навісу антикорозійною фарбою. Леговані сталі, не вимагають додаткового фарбування.
Ферми з профільної труби є оптимальною основою для об’єктів побутового та комерційного призначення. Розрахунок ангара трудомісткий, він повинен проводитися фахівцем, тільки в такому випадку можна отримати надійну схему майбутньої конструкції.