Фермы из профильной трубы узлы. Расчет арочной металлической фермы для навеса. Разнообразие металлических ферм из трубы

Перед возведением фермы для навеса своими руками необходимо произвести точные расчеты. Также для монтажа потребуется умение работать со сварочным аппаратом. Даже малейшая ошибка может завершиться разрушением конструкции при высокой ветровой и снеговой нагрузке.

Что такое ферма и ее назначение

Сфера применения навесов достаточно обширна:

Строительство стоянок для автотранспорта открытого типа, которые являются своеобразной альтернативой капитальным гаражным постройкам.
Устройство козырьков торговых предприятий, остановок для общественного транспорта и рекламных баннеров.
Возведение веранд и беседок на приусадебных территориях. Также имеется возможность сэкономить на строительстве дачного домика – создается надежная кровля, имеющая прочные стойки.

Надежность навесов обеспечивается за счет монтажа металлических конструкций, прочно и надежно связывающих лаги с опорными столбами. Они при условии, что соблюдены рекомендации, как правильно варить ферму для навеса, способны прослужить длительное время. Перед началом строительных работ нужно определиться с материалами.

Если позволяет финансовое положение, но отсутствует свободное время, желание и возможность, можно приобрести готовые фермы для навеса. Когда нужно сэкономить на возведении конструкции, строительство выполняют самостоятельно.

Из чего изготавливают фермы для навеса

Лучше всего с задачей создания надежной фермы способна справиться металлическая трубная продукция с сечением прямоугольной или квадратной формы, которая обладает рядом преимуществ:

Обеспечение высокой прочности по причине наличия ребер жесткости. Если изделия с круглым сечением согнуть можно без проблем в домашних условиях, то с профильными трубами в этом случае возникнут проблемы.
Доступная стоимость за счет относительно несложной производственной технологии. Оптимальным выбором считаются горячекатаные изделия.
Удобная форма сечений. Процесс, как сделать ферму для навеса своими руками из труб с плоскими стенками, более простой в реализации по сравнению с трубной продукцией круглого диаметра. Эта особенность касается как использования для соединения болтов, так и сварочного оборудования.

При выборе материала ориентируются на определенные правила:

если ширина проектируемого навеса до 450 сантиметров, тогда трубная продукция должна иметь сечение 40х20 миллиметров при 2-миллиметровой толщине стенок;
когда ширина конструкции 450 –550 сантиметров, требуются трубы сечением 40х40 миллиметров, имеющие толщину стенок, равную 2 миллиметрам;
если ширина навеса превышает 550 сантиметров, используемые изделия должны иметь размер сечения 60х30 или 40х40 миллиметров и толщину стенок 2 –3 миллиметра.

Также для сооружения конструкции можно использовать пиломатериалы. Правда, деревянные фермы для навеса в последние годы устанавливают крайне редко, но они имеют преимущества, которые заключаются в простоте изготовления и доступной цене.

Опорные конструкции, для изготовления которых используется натуральная древесина, состоят из элементов, образующих жесткие треугольные системы. Рекомендуемая высота для деревянных ферм - не меньше 20% от длины пролета.

Как сделать расчеты фермы правильно

До того, как делать фермы для навеса собственноручно, нужно сделать соответствующие расчеты. При отсутствии опыта проведения таких вычислений, нужно проконсультироваться со специалистом в этой сфере. Если этого не сделать, цена допущенной ошибки может превысить стоимость услуг профессионала. Также можно воспользоваться специализированной компьютерной программой, имеющейся в интернете в свободном доступе.

При проведении расчетов, которые выполняются прежде, как сделать ферму для навеса, нужно выполнить ряд действий:

Выбрать тип конструкции, которая может быть одно- или двухскатной, арочной или прямой. В этом случае необходимо учитывать функциональность будущего навеса, личные пожелания и используемые для его сооружения материалы.
Затем определяют габариты постройки. При этом нужно помнить, что при увеличении высоты навеса, его несущая способность возрастает. В таком случае следует дополнительно установить несколько ребер жесткости, усиливающих прочность конструкции.
Если пролет превышает 35,9 метра, определяют изгиб погашения, который имеет обратную направленность от воздействий на возводимый объект.
Потом высчитывают размеры панелей фермы с учетом удаленности друг от друга элементов, выполняющих передачу нагрузок.
На заключительном этапе выясняют удаленность одного узла от другого. Как правило, этот параметр равен ширине панелей.

Можно воспользоваться расчетом готовых проектов. Для этого в них подставляют собственные значения.

Особенности расчета ферм для навеса из поликарбоната

Каркас для навеса из поликарбоната должен выдерживать большие нагрузки. Если данная конструкция является не пристройкой к зданию, а отдельным сооружением, то проведение расчетов будет более сложным, поэтому лучшим решением станет обращение за помощью к инженеру, имеющему опыт подобной работы.

Уличная кровля состоит из следующих основных элементов – лаг, столбиков, ферм и материала покрытия. Именно их и следует рассчитать. При обустройстве конструкции арочного типа без фермы для навеса из поликарбоната не обойтись. Лучшим материалом при этом будут профильные трубы.

При проведении расчета фермы большое значение имеет количество материала и размер уклона. Например, для навесной односкатной конструкции с минимальной величиной наклона ската применяют ферму неправильной формы. Чем больше радиус строения арки, тем меньше вероятность того, что снег задержится на поверхности поликарбонатного навеса. В этом случае у фермы будет высокая несущая способность.

Сварка перед болтовыми соединениями имеет ряд значительных преимуществ:

отсутствие утяжеления конструкции болтами;
устойчивость к деформациям;
продолжительный срок эксплуатации;
меньшая стоимость проведения работ;
равномерное распределение веса металла;
быстрое возведение фермы.

Единственным случаем, когда следует отдать предпочтение болтам – это применение оцинкованных труб, поскольку сварка разрушает слой цинка, в результате чего возможно появление коррозии.

Введите значения размеров в миллиметрах:

X – Длина треугольной стропильной фермы зависит от размера пролета, который необходимо накрыть и способа ее крепления к стенам. Деревянные треугольные фермы применяют для пролетов длиной 6000-12000 мм. При выборе значения X нужно учитывать рекомендации СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции» (актуализированная редакция СНиП II-25-80).

Y – Высота треугольной фермы задается соотношением 1/5-1/6 длины X .

Z – Толщина, W – Ширина бруса для изготовления фермы. Искомое сечение бруса зависит от: нагрузок (постоянные – собственный вес конструкции и кровельного пирога, а также временно действующие – снеговые, ветровые), качества применяемого материала, длины перекрываемого пролета. Подробные рекомендации о выборе сечения бруса для изготовления фермы, наведены в СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции», также следует учитывать СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Древесина для несущих элементов деревянных конструкций должна удовлетворять требованиям 1, 2 и 3-го сорта по ГОСТ 8486-86 «Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия».

S – Количество стоек (внутренних вертикальных балок). Чем больше стоек, тем выше расход материала, вес и несущая способность фермы.

Если необходимы подкосы для фермы (актуально для ферм большой протяженности) и нумерация деталей отметьте соответствующие пункты.

Отметив пункт «Черно-белый чертеж» Вы получите чертеж, приближенный к требованиям ГОСТ и сможете его распечатать, не расходуя зря цветную краску или тонер.

Треугольные деревянные фермы применяют в основном для кровель из материалов требующих значительного уклона. Онлайн калькулятор для расчета деревянной треугольной фермы поможет определить необходимое количество материала, выполнит чертежи фермы с указанием размеров и нумерацией деталей для упрощения процесса сборки. Также с помощью данного калькулятора Вы сможете узнать общую длину и объем пиломатериалов для стропильной фермы.

Навес является одной из самых распространенных конструкций, к строительству которой люди прибегают достаточно часто, не имея практически никакого опыта и навыков в данной сфере. Дело в том, что в большинстве случаев навесы сооружаются для того, чтобы защитить от воздействия климатических условий, осадков и некоторых других повреждений тот или иной предмет. Чаще всего закрывается таким образом автомобиль, детская площадка, небольшая территория на дачном участке, отведенная под отдых на природе. Также навес можно соорудить для защиты бассейна от попадания в него мусора. От того, в каких именно целях используется навес, для него может быть выбран соответствующий материал, форма и инструменты для возведения конструкции. Так, например, обычный теневой навес может быть сделан из нескольких деревянных или металлических стоек и накинутого сверху тента. Для более массивных сооружений этого будет недостаточно, и, скорее всего, вам придется прибегнуть к некоторым дополнительным элементам, которые позволят укрепить всю конструкцию.

В большинстве случаев навесы сооружаются для защиты от воздействия климатических условий, осадков тот или иной предмет.

К таким элементам относятся металлические фермы, которые используются не только для сооружения навесов, но и имеют широкое распространение в таком виде конструкций, как ангары. Данные конструкции имеют стержневые основы, которые могут быть использованы как для перекрытия, так и для его основы. Такое широкое распространение фермы получили благодаря тому, что они оказываются и в процессе монтажа, и в процессе дальнейшей эксплуатации намного выгоднее, нежели обычные балки. Высокие показатели прочности и устойчивости перед механическими и химическими воздействиями оправдывают в полной мере усилия и время, потраченные на возведение навеса именно из этого материала. Из отдельных стержней сооружаются абсолютно любые геометрические фигуры, которые позволяют возвести навес для любых целей. При этом стоит отметить еще и тот факт, что материал практически не подвержен никаким коррозийным проявлениям, вес конструкции существенно ниже, чем вес привычных деревянных или бетонных каркасов для навесов. Все это позволяет говорить о том, что более подходящего материала для возведения крупного навеса найти пока невозможно.

Схема фермы для навеса.

Данное сооружение является так называемым каркасом всего покрытия. Для того чтобы поставить ферму, необходимо несколько прямых стержней, которые соединяются между собой в узлах. Узлы могут быть шарнирными и жесткими. В результате строение представлено:

верхним и нижним поясами;
стойками;
раскосами.

На основе данной конструкции и по ее принципу сооружается масса строений. Например, с помощью ферм возводятся павильоны, сцены, мосты, гаражи, заводы и многое другое. Поэтому, если в ваших планах есть соорудить что-то из списка выше, то навыков, полученных в результате установки навеса, вам обязательно должно хватить.

Если вы намерены поставить навес именно с помощью данных материалов, то у вас будет 2 способа, с помощью которых можно будет осуществить это мероприятие.

Схема устройства навеса из поликарбоната.

Первый, самый простой, заключается в том, что вы приобретаете фермы в готовом виде. Данный вариант подходит тем, у кого имеется достаточное количество материальных средств, но нет желания и возможностей приступать к самостоятельному сооружению.

Если же вы намерены сэкономить на строительстве навеса, то вы, скорее всего, предпочтете другой путь. Связан он с тем, что все монтажные работы будут осуществляться вами самостоятельно. При этом особое внимание нужно будет обратить на необходимость осуществления большого количества расчетов нагрузок, которые оказываются на все элементы конструкции. Именно согласно этим данным нужно будет выбирать тот или иной материал. После того как материалы будут выбраны и подготовлены, нужно будет приступать к монтажу всей системы. Если что-то будет сделано не так, то ферма из профильных труб не сможет прослужить вам столько времени, на которое вы рассчитываете. Многое зависит от того, под каким углом будет накрыта крыша навеса.

Вернуться к оглавлению

Как правильно рассчитать ферму для навесов?

Схема расчета треугольной фермы.

В соответствии с требованиями СНиП, для расчета конструкции для того или иного навеса (независимо от его формы и функциональной принадлежности) необходимо пройти через несколько стадий в процессе определения нагрузки на сооружение. Для этого сначала необходимо выбрать схему строения. На данном этапе определяются контуры поясов фермы. Зависит эта схема от того, какие функции должен будет выполнять навес, от того, какая крыша будет на нем, и от того, под каким углом она будет размещаться.

После этого вам предстоит определиться с размерами будущего строения. Высота фермы будет зависеть от того, какой кровельный материал планируется наносить на нее, от того, будет ли ферма стационарной или передвижной. Длина же определяется в соответствии с принципами экономии. В том случае если пролеты между стойками будут превышать расстояние в 36 метров, необходим будет еще и расчет строительного подъема. Это так называемый обратный изгиб сооружения от ощущаемых нагрузок. Далее вы должны будете определить размеры панелей. Зависит это от того, каким является промежуток между деталями, распределяющими нагрузку на всю конструкцию. Помимо этого, панели должны соответствовать углу раскоса фермы. В зависимости от панелей и их размеров, определяется еще и расстояние между узлами ферм. Эти показатели должны совпадать.

И все-таки, даже если все вышеперечисленные этапы показались вам достаточно простыми, стоит посоветоваться с профессиональным конструктором. Он даст вам советы относительно схемы, которую вы составите, что-то подкорректирует. Только тогда можно будет переходить непосредственно к реализации проекта. Другой вариант связан с тем, что на этапе составления схемы можно пользоваться уже готовыми материалами и расчетами. Так, например, многие конструкторы в своих блогах делятся уже имеющимся опытом. И если показатели их сооружения схожи с вашими, то нет ничего дурного в том, что за основу вы возьмете уже проверенную схему.

Вернуться к оглавлению

Как рассчитать конструкцию классической фермы

Схема треугольной стропильной фермы.

Одним из самых распространенных видов ферм является ферма-арка. В ее состав входит 2 пояса: верхний и нижний. Направляющим здесь будет именно нижний пояс, который выполняется в виде дуги. Соединение профилей осуществляется с помощью так называемых ребер жесткости. Радиус самой арки может иметь абсолютно любые размеры. Выбор ваш будет зависеть в большей степени от природных условий, в которых располагается здание и от его высоты. Ну и, конечно же, многое находится в прямой зависимости от имеющихся у вас материальных средств. Ведь чем выше арка и сама ферма, тем дороже она будет стоить.

Самым главным качеством и фактором, на который нужно обратить особое внимание, станет такой показатель, как несущая способность фермы. Она тоже зависит от высоты, так как чем выше сооружение, тем меньшее количество снега будет на нем задерживаться. Помимо этого, на возможность противостоять нагрузкам будет влиять еще и то, какое количество ребер жесткости будет закреплено в ферме. Все детали между собой должны быть закреплены максимально прочно, поэтому лучше всего самостоятельно сварить ферму для навеса.

Для ферм использование металлических профильных труб наиболее предпочтительно, так как они практически не деформируются, позволяют возводить массивные сооружения, вес которых получается незначительным, так как внутри все эти трубы пустые. Помимо вышеуказанных преимуществ, можно отметить еще и то, что стоимость готового навеса окажется минимальной по сравнению с остальными вариантами. Ну и, как уже было сказано, все это приводит к тому, что прослужат такие конструкции очень долго.

Используя профильные трубы для строительства ферм, можно легко создать конструкцию, которая способна выдержать значительные усилия. Подобные конструкции отличаются легкостью и подходят для постройки зданий, строительства каркасов под дымоходы, монтажа опор под кровли и козырьки. Формы и габаритные размеры ферм зависят от назначения конструкции и ее применения, независимо от того, домашнее это хозяйство или промышленный объект. В этой статье мы расскажем о том, как произвести правильный и точный расчет фермы из металлической профильной трубы. Если этого не сделать, то конструкция вряд ли выдержит необходимые нагрузки.

Варианты конструкций ферм

Металлические конструкции из профильных труб характеризуются проведением масштабных работ, но они гораздо экономичнее и легче ферм, сооруженных из сплошных материалов. Профильные трубы получают из круглых труб по технологии горячей или холодной прокатки. В результате имеются трубы, напоминающие в поперечном разрезе различные геометрические фигуры, такие как прямоугольник, квадрат, многогранник, овал, полуовал и так далее. Для строительства фермы больше подходят квадратные трубы, поскольку они прочнее из-за наличия двух одинаковых ребер прочности.

Ферма – это конструкция из металла, которая характеризуется наличием верхнего и нижнего уровней, которые соединяются в виде решетки. Причем соединения не могут носить произвольный характер, а их количество рассчитывается по определенной формуле.

В конструкцию решетки входят:

стойки, установленные вертикально;
раскосы (подкосы), установленные под углом по отношению к стойкам;
шпренгели (вспомогательные подкосы).

Фермы, в основном, предназначаются для соединения пролетов различного хозяйственного назначения. Благодаря наличию таких элементов как раскосы, они выдерживают значительные нагрузки без деформации даже при перекрытии больших по длине пролетов.

Как правило, фермы изготавливаются на земле или на специальных производственных площадях. Все элементы фермы соединяются между собой с применением сварки или клепки. Чтобы построить навес, козырек, крышу капитального строительного объекта или других построек, готовые, собранные на земле фермы поднимают и монтируют на конструкции соответствующей постройки, придерживаясь всех размеров.

Соединение пролетов осуществляется различными по форме фермами из металла, например:

односкатными;
двухскатными;
прямыми;
арочными.

Фермы, напоминающие треугольник и изготовленные из подобных труб, служат в качестве стропил, а так же элементами классических односкатных конструкций. Арочные фермы пользуются огромной популярностью из-за своей эстетичности, а также устойчивости против больших нагрузок. При этом арочные фермы собираются по более уточненным данным, для того, чтобы усилия распределялись равномерно по всем элементам фермы.

Особенности конструкции

Конструкция фермы для различных строительных объектов зависит от предполагаемых рабочих нагрузок, а также от ее хозяйственного назначения.

В зависимости от числа поясов бывают:

опорные конструкции, элементы которых состоят из одной плоскости;
подвесные конструкции, которые отличаются наличием верхнего и нижнего поясов.

Строительные конструкции предполагают применение ферм с различным контуром:

с параллельным поясом (самый элементарный вариант, где используются одинаковые элементы);
односкатные треугольные (все опорные узлы отличаются повышенной прочностью, из-за чего конструкция способна противостоять значительным нагрузкам);
полигональные (выдерживают усилия от массивного настила, но отличаются сложностью в монтаже);
трапецеидальные (имеют схожие данные с полигональными, но не настолько сложные в монтаже);
двухскатные треугольные (используются для монтажа крутой двухскатной крыши из профильной трубы, но имеют большие затраты ресурсов);
Сегментные (годятся для конструкций, где предусмотрена установка светопрозрачной кровли; установка непростая, так как нужно изготавливать элементы с правильной геометрией для одинакового распределения нагрузки).

В зависимости от угла наклона, классические фермы относятся к таким видам:

Угол от 22 до 30 градусов, когда отношение высоты к длине составляет 1:5. Годится для простых конструкций обычных навесов из профильной трубы.

Для накрытия пролетов малой и средней величины используются, в основном, треугольные виды ферм, сваренные из труб меньшего диаметра, так как они достаточно прочные и легкие.

Если длина пролета составляет больше 14-ти метров, то в конструкции предусматривают раскосы, закрепленные сверху вниз, а по верхнему поясу располагают панель, величиной 150-250 см, для получения двухпоясной конструкции, имеющей четное количество панелей.

При величине пролетов больше 20-ти метров, во избежание прогиба фермы, предусматривается установка подстропильных элементов конструкции, с креплением к опорным колоннам.

Особое внимание следует обратить на ферму «Полонсо», которая состоит из двух треугольных конструкций, скрепленных одна с другой оригинальным способом. В такой конструкции нет необходимости в монтировании длинных раскосов в средней части, что позволяет снизить общий вес конструкции.
Угол от 15 до 22 градусов, с отношением высоты к длине, как 1:7. Позволяет изготавливать фермы для соединения пролетов, имеющих длину до 20-ти метров. Если нужно увеличить высоту фермы, то придется сформировать нижний уровень ломаным.
Угол меньше 15 градусов. Подобный каркас должен состоять из трапециевидных элементов. Подобные фермы располагают короткими стойками, благодаря которым ферма выдерживает продольный изгиб. При углах наклона от 6 до 10 градусов фермы должны иметь ассиметричную конструкцию. Определяют высоту фермы с помощью деления длины пролета на 7, 8 или 9, в зависимости от конструкционных особенностей проекта.

Как рассчитывается ферма из стальной профильной трубы

Расчет любой металлической конструкции – это важный и ответственный этап, независимо от того, строительство какой конструкции предполагается.

Расчет стропильной системы из профильной трубы сводится к следующим моментам:

Определению размера пролета конструкции, который планируется перекрыть, а так же выбору конфигурации скатной крыши, с эффективным углом наклона ската (скатов).
Подбору оптимальных контуров поясов фермы с учетом характера постройки, формы и габаритов крыши, угла наклона, расчетных нагрузок.
Определению оптимальной высоты конструкции в центре пролета (H), на основании следующей формулы (где L – это длина фермы). Для параллельных, полигональных и трапецеидальных поясов: H=1/8×L. При этом величина уклона верхнего пояса должна соответствовать 1/8×L или 1/12×L. Для фермы треугольной формы: H=1/4×L H=1/5×L.
Выяснению условий сбора конструкции в зависимости от ее габаритов. Если размеры металлоконструкции внушительные, то лучше сварить ее тут же, на строительной площадке, и лишь затем с помощью строительного крана установить ее на место, а если размеры небольшие, то ферму лучше сварить в условиях заводских площадей, после чего доставить ее транспортом к месту установки. Хотя последний вариант и является более затратным, он более надежный, так как производить работы в неподготовленном месте весьма проблематично.
Расчету величины панелей в зависимости от расчетных нагрузок, действующих на кровлю в процессе ее эксплуатации.
Определению угла крепления раскосов решетки, который может находиться в пределах 35-50 градусов, хотя рекомендуется их устанавливать под углом в 45 градусов.
Следующий этап – это определение удаления между крепежными узлами, хотя обычно расстояние равняется ширине панели. При размерах пролета 36 метров и больше необходимо вычислить величину строительного подъема – обратно погашаемого изгиба, которую испытывает конструкция в процессе эксплуатации.
Учитывая все измерения и вычисления, рисуется технический чертеж с указанием всех необходимых размеров, по которым и будет осуществляться изготовление металлоконструкции из металлической трубы.

Чтобы не допускать большого рассогласования в расчетах, лучше воспользоваться строительным калькулятором. На основании специальной программы можно рассчитать любую конструкцию из металла, в том числе и стропила крыши из профильной трубы.

Арочная ферма – пример расчета

Во время сборки фермы в виде арки для обычного навеса потребуется осуществить правильные расчеты. На данном примере, соответствующем размеру пролета в 6 метров, промежутками между арками в 1,05 метра, высотой конструкции в 1,5 метра, что соответствует арочной ферме, показано, как осуществляются все необходимые расчеты. Подобная конструкция отличается не только своей прочностью, но и эстетичностью. Длина пролета нижнего уровня арочной фермы соответствует величине 1,3 метра(f), а радиус окружности в нижнем поясе составляет 4,1 метра(r). Угол между радиусами составляет 105, 9776º (а).

Длина профильной трубы (mh) для обустройства нижнего пояса вычисляется по формуле:

mh=Pi×R×a/180, где:

mh – это длина профиля для нижнего пояса;

Pi – постоянная величина (3,14);

R – радиус окружности фермы;

a – угол между радиусами;

в итоге должно получиться:

mh=3,14×4,1×106/180=7,58 м.

Узлы конструкции устанавливают на участках нижнего пояса на расстоянии 55,1 см. Для простоты сборки желательно округлить это расстояние до 55 см, при этом, увеличивать шаг установки узлов не рекомендуется. Удаление между крайними точками следует рассчитать отдельно.

При длине пролета не больше 6 метров допускается не делать сложных расчетов и не использовать сварку. Достаточно использовать одинарную или двойную балку, осуществив изгиб элемента конструкции под нужным радиусом. Несмотря на это, нужно правильно подобрать толщину металлических элементов, чтобы арка смогла выдержать все нагрузки.

Профильная труба для строительства ферм – требования к материалу

Изготовление рабочих конструкций ферм, особенно больших по размеру, требует определенных характеристик трубопроката.

Поэтому профильные трубы выбираются:

на основании СНиП 07-85 (действие нагрузки снега на все элементы конструкции);
на основании СНиП П-23-81 (о технологии работ со стальными профильными трубами);
в соответствии с ГОСТ 30245 (соответствие диаметра профильных труб к толщине стенок).

Все основные данные занесены в определенные документы, что позволяет ознакомиться с информацией на предмет наличия видов профильных труб и подобрать те материалы, которые пригодны для конкретных проектов.

Как правило, для изготовления ферм применяется только качественная металлопродукция. Например, для прочных ферм берется только легированная сталь, которая более устойчива к атмосферным воздействиям. В связи с этим подобные конструкции не требуют дополнительной защиты от коррозии.

Ознакомившись с технологией сборки решетчатых ферм, достаточно просто устанавливается легкий и прочный каркас для кровли или светопрозрачного материала.

При этом желательно учитывать некоторые нюансы:

Если требуется прочная и надежная конструкция, то больше подойдет металлическая труба в виде квадрата.
Для большей жесткости главные элементы фермы соединяются с применением металлических уголков и прихваток.
При креплении деталей фермы в верхнем поясе желательно применить двутавровые разносторонние уголки, соединяя детали с более узкой стороны.
При креплении деталей нижнего пояса используют равносторонние уголки (двутавровые).
Для соединения основных частей конструкции из металла большой длины используют накладные пластины из металла.

Ну и самое главное – это решить, как сварить ферму из профильной трубы. Особенно это актуально, если ее нужно сделать тут же, на строительной площадке. Подобные конструкции собираются с помощью сварки, а поскольку к качеству сварочных работ предъявляются высокие требования, то без хорошего сварщика и оборудования здесь никак не обойтись.

Стойки фермы крепятся под прямыми углами, а раскосы - под углами в 45 градусов. Для начала лучше заняться заготовкой основных и вспомогательных элементов фермы, порезав профильную трубу на отрезки, согласно размерам, указанным на рабочих чертежах. После этого приступают к сварке конструкции на земле, постоянно контролируя геометрические размеры.

В процессе сварки нужно контролировать качество каждого сварного шва. Это очень важно, поскольку ферма находится на высоте и несет определенную опасность для окружающих.

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.