Assma.ru

Ремонт и стройка
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как рассчитать металлическую ферму для навеса?

Предварительный расчет навеса из профильной трубы, инструкция по изготовлению ферм

Навес из профильной трубы – это очень распространенная конструкция, которую можно встретить едва ли не в каждом дворе. Из профильных труб можно сделать как небольшой навес над крыльцом, так и большую крышу для автомобильной стоянки – и конструкция в любом случае будет достаточно крепкой, красивой и простой в обустройстве. В данной статье будет рассмотрен расчет навеса из профильной трубы и его монтаж.

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:

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

При произведении расчетов следуйте таким советам:

  1. 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;
  2. 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:

  1. Для конструкций небольших размеров, ширина которых составляет до 4,5 м, понадобится использовать трубу из металла 40х20х2 мм;
  2. Для конструкций, ширина которых составляет менее 5,5 м, нужно использовать трубу с размерами 40х40х2 мм;
  3. 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

  1. 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;
  2. 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;
  3. 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;
  4. 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.

Поликарбонатная ферма

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

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

Распределение нагрузки:

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

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

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

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

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

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

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

Расчет арочного навеса

Общая площадь накрываемая нашим навесом считается по крыше: 5.5 х 6.3 = 34.7м2.

Цены на рынке навесов от 2 500р./м2 до 3 500р./м2 — За изготовление автонавеса с монтажем под ключ.

Наш навес (округлим его площадь до 35м2) выходит:

Итак разберемся что из себя должна представлять конструкция нашего будующего навеса за 105 000р. а также из чего он будет состоять как будет крепится, как будет покрашен и чем будет в итоге покрыт?

Выше два рисунка с чертежами арочного навеса предлагаемые разными производителями навесов. Разберемся какая между ними разница и каким в итоге должен быть правильный навес 5х6 метра.

Обращаем внимание на столбы -их должно быть не менее 6 штук — желательно чтобы это была проф труба не менее чем 80х80 толщина стенки 2 — 3мм

Уточните у производителя как будут крепиться столбы? Если бурят то на сколько, бетонируют столбы или нет? Если столбы -планируют бетонировать — то бурить не менее 1.2м. Есть технология осыпки столба песком- по ней бурят на 80 см — ставят столб и постепенно обсыпают песком с последующей проливкой и тромбовкой столба. Где не желательно бурение грунта — есть Технология установки столба на металический уголок-вбивается кувалдой в землю на 80см -по 2 шт на каждый столб. Если навес ставят на уже подготовленное бетонное основание то какие будут подъпятники под трубу и какие анкера?

Лаги Либо Фермы? На обоих картинках выше производители соединяют столбы навеса при помощи ферм. на первой фермы арки — на второй прямые фермы. Но обычно Поверх столбов кладется Лага из точно таково же профиля как и сами столбы. На эти Лаги либо фермы в дальнейшем ляжет крыша навеса.

Самая Значимая часть в постройке навеса — это то из чего будет сделана его крыша. Если на столбах и можно сэкономить (в принципе этот навес будут держать даже столбы 60х60) То вот на фермах экономить не стоит. Так как на них ляжет вся основная нагрузка и в случае особенно снежной зимы и не правильно спроектированных ферм навеса — вся конструкция под большой массой снега — может просто рухнуть. Расчет Фермы — для пролета 5.5 метров проф труба не менне 25х25х2 — количество ферм (через 1.5 метра -5штук)

Обычно используют проф трубу 40х20 с шагом 50 см — для нашего навеса должно быть не менее 12штук обрешетки.

Тут уже очень многое зависит от производителя пластика. тк поликарбонат помимо собственно толщины имеет такой показатель как плотность. То бывает что пластик толщиной в 10мм плохого производителя весит примерно как 6мм у хорошего. Если поликарбонат качественный и соблюден шаг обрешетки не менее 50см то и 6мм пластик прослужит вам очень долго.

Обратите внимание на качество эмали которой покрывают ваш навес. Хорошие краски по металлу это Хамерайт, Новакс, Дали (если конечно вам за эти деньги не предложат порошковую окраску)

Вот в принципе 7 пунктов следуя которым можно проконтролировать за производителем качество предлагаемого им продукта В данном случае речь у нас идет о арочном навесе.

Какие данные нужны для расчета нагрузки на ферму?

Сперва необходимо определиться со значениями коэффициента μ (определяет переход нагрузки снега на земле на нагрузку снежного покрова на навес) на каждом пролете верхнего пояса. Для этого вам потребуется определиться с углом наклона касательных. Так, например, на первом пролете угол будет равен примерно 48°, на втором — 40°, на третьем — 30°.И так, с каждым пролетом угол будет уменьшаться. Формула нагрузки на навес рассчитывается из показателей Q и l. Здесь Q — нагрузка от снежного покрова на первый узел фермы, l — длина металлических стержней. Для того чтобы рассчитать их, вам нужно вычесть cos угла, под которым располагается перекрытие. В связи с этим, на 1 пролете μ = cos1.8.48 = 0,07. Для того чтобы рассчитать l, нужно cos этого угла умножить на 0,6, поэтому l = 0.6.cos48 = 0.4 м. Что касается нагрузки на навес, то формула ее расчета представляет собой произведение l и μ и 180. Таким образом, Q = 180.0.07.0.4 = 5 кг. В соответствии с другими показателями, эти же показатели будут равны следующим значениям: на 2 пролете μ = 0.3, l = 0.5 м, Q = 29 кг. На 3 пролете μ = 0.5, l = 0.54 м, Q = 56 кг.

Читать еще:  Как правильно повесить полку на стену из гипсокартона

Соединив вместе все показатели, вы сможете рассчитать общую нагрузку фермы на почву, а также выбрать правильные материалы и их габариты (например, длину балок).

Итак, в соответствии с требованиями СНиП, именно фермы из металлических профильных труб способны и противостоять нагрузкам (от снега, ветра и дождя), и не слишком сильно «давить» на поверхность земли. Для того чтобы соорудить большой навес, вам потребуются трубы с сечением 40*40 мм, толщина стенок которых будет равна 3 мм. Чуть тоньше (2 миллиметра) потребуются трубы для навесов длиной от 4,5 до 5,5 метров. Остальные показатели останутся такими же. Ну, а габариты маленького навеса должны быть примерно равными 40*20 мм. Для перекрытия, крыша которого располагается под уклоном в 25-30°, необходимо выбрать треугольную форму ската. При этом если длина одного пролета не превысит 30 метров, то высота козырька в таком случае должна составлять приблизительно пятую часть от длины пролета. Благодаря этому, весить данная ферма будет немного.

Сборка каркаса с применением готовых ферм

Порядок сборки каркаса из металла выглядит так:

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

Программы для расчёта навеса на Windows

Простые программы, которые помогают в расчёте веса конструкций из металлического профиля:

Metcalc

Онлайн-калькулятор Metcalc с бесплатным доступом для расчёта массы металлических изделий. Для работы в нём достаточно задать основные технические параметры (длину и сортамент, габариты и толщину стенок профиля).

В программу заложены все существующие ГОСТы, она выдаёт стабильно точные результаты. Также она умеет делать обратные расчёты, то есть при указании массы и типоразмера выдаёт длину проката.

«Перпендикуляр.про»

Программа perpendicular.pro отличается от предыдущих тем, что позволяет производить расчёт материалов для арочных конструкций. Программа предельно проста в использовании. Нужно задать основные параметры арки (ширина, длина и высота) и нажать «рассчитать».

После этого пользователь получает общую длину изгиба и полную площадь навеса. Минус калькулятора – отсутствие в расчётах радиуса изгиба.

Программа для расчётов арочного навеса

Sopromat.org

Программа «Сопромат», которая умеет выполнять полноценные расчёты металлоконструкций. Софт бесплатный и подходит для вычисления параметров статически неопределённых рам, балок и ферм. Для расчётов она использует метод конечных элементов.

Сервис подойдёт практикующим строителям-инженерам и студентам для создания курсовых и дипломных работ.

Функционал программы достаточно широкий и включает:

  • расчёт реакции у опор;
  • определение перемещений в узлах;
  • строительство эпюр (Q, M, P);
  • сохранение чертежей и эскизов в разных форматах;
  • экспорт созданных файлов в DXF чертежах.

Программа-конструктор для проектирования навесов

Sopromatguru

Функционал этой программы Sopromatguru частично доступен бесплатно. Возможностей этого сервиса хватает даже для инженеров. Он умеет рассчитывать статически определимые системы, определять перемещения в узлах, рассчитывать реакции опор, реакции эпюры и сохранять ссылку на результаты расчётов.

Пока программа используется для расчёта горизонтальных балок, но, по заверениям разработчиков, скоро в ней будет доступен расчёт ферм.

Стоимость программы можно назвать символической. Платить нужно за каждый произведённый расчёт. У сайта приятный интуитивно понятный интерфейс, что облегчает рабочий процесс.

Стартовая страница «Сопроматгуру»

«Ферма»

Полностью бесплатная десктоп-программа. Умеет рассчитывать плоские статически определённые и неопределённые фермы, сохранять полученные результаты.

Проект начинается с задания геометрических параметров фермы, в которые входят размеры стержней, точки присоединения и положение раскосов, возможные нагрузки и высоты.

Программа в расчётах использует метод вырезания узлов, что позволяет с высокой точностью определять реакции опор и усилия в стержнях.

Программа для расчёта навеса из профильной трубы

SCAD Office

Программный комплекс SCAD office с большим количеством функций, созданный специально для профессионалов. В его состав включено несколько утилит, которые умеют вычислять параметры отдельных элементов стальных, деревянных и даже каменных конструкций.

С их помощью можно проектировать монолитные железобетонные перекрытия, строить сечения и рассчитывать коэффициенты постели строения и многое другое. Программа платная, как и большинство профессионального софта.

Виды конструкций ферм из профильной трубы

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

  • стойка – располагается перпендикулярно оси;
  • раскос (подкос) – устанавливается под наклоном к оси;
  • шпренгель – вспомогательный раскос.
Читать еще:  Дюбель металлический для газобетона

Пояса ферм могут иметь различные очертания:

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

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

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

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

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

Варианты конструкций решеток:

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

Правила расчета

Перед непосредственным выполнением каких-либо работ, связанных с формированием навеса из ферм, требуется предварительно заняться грамотными расчетами, чтобы определиться с нужным количеством элементов, с их размерами и иными параметрами. Только в этом случае можно избежать ошибок в работе и получить действительно качественный результат.

Важно! Расчет может производиться вручную или с использованием специальных калькуляторов, которые свободно представлены в интернете, причем второй вариант считается самым актуальным.

Рассчитать ферму для навеса достаточно просто, для чего выполняются последовательные этапы:

  • Первоначально выбирается, какова будет структура фермы. Она может быть арочной или прямой, односкатной или двускатной. Каждый вид имеет свой внешний вид и характеристики, поэтому первоначально учитывается, какие функции будут выполняться навесом, а также какие другие материалы будут использоваться во время работы. Дополнительно берутся в расчет личные предпочтения владельцев сооружения.
  • Решается, какими размерами будет обладать будущее сооружение, причем если увеличивается высота навеса, то возрастает его несущая способность, поэтому во время работы непременно монтируются надежные и прочные ребра жесткости, повышающие прочность всей конструкции.
  • Нередко требуется создавать пролеты, которые по размеру превышают 36 м., а в такой ситуации надо определить изгиб погашения.
  • Во время расчета учитывается, какими характеристиками будут обладать панели фермы, для чего определяется расстояние между основными элементами, которые передают нагрузку.
  • В конце расчетов следует определить, каково расстояние между одним и другим узлом системы. Обычно для этого используется ширина панелей.

Важно! Можно не только самостоятельно заниматься расчетами, но и найти в интернете уже готовые проекты, в которые только подставляются нужные параметры, что позволит избежать ошибок и получить быстрый и правильный результат.

Таким образом, расчет фермы для навеса должен учитывать множество особенностей, чтобы получить грамотный результат.

Изготовление деталей для фермы

Точность сборки фермы крайне важна, ведь все расчёты мы проводили методом векторных диаграмм, а вектор, как известно, может быть только абсолютно прямым. Поэтому малейшие напряжения, возникающие вследствие искривлений из-за неправильной подгонки элементов, сделают ферму крайне неустойчивой.

Сначала нужно определиться с размерами деталей внешнего пояса. Если с нижней балкой всё достаточно просто, то для нахождения длины верхней можно воспользоваться либо теоремой Пифагора, либо тригонометрическим соотношением сторон и углов. Последнее предпочтительно при работе с такими материалами, как угловая сталь и профильная труба. Если угол ската фермы известен, его можно вносить как поправку при подрезке краёв деталей. Прямые углы пояса соединяются подрезкой под 45°, наклонные — путём добавления к 45° угла наклона с одной стороны стыка и вычитанием его же с другой.

Детали заполнения вырезают по аналогии с элементами пояса. Основная загвоздка в том, что ферма — изделие строго унифицированное, а потому для её изготовления потребуется точная деталировка. Как и при расчёте воздействий, каждый элемент нужно рассматривать индивидуально, определяя углы схождения и, соответственно, углы подреза краёв.

Довольно часто фермы изготавливают радиусными. Такие конструкции имеют более сложную методику расчёта, но большую конструкционную прочность, обусловленную более равномерным восприятием нагрузок. Изготавливать скругленными элементы заполнения смысла нет, а вот для деталей пояса это вполне применимо. Обычно арочные фермы состоят из нескольких сегментов, которые соединяются в местах схождения заполняющих раскосов, что нужно учитывать при проектировании.

Заключение

С помощью профильных стальных труб можно создать надёжные фермы для навесов, которые прослужат вам долго и качественно. Но при этом очень важно правильно рассчитать все параметры конструкции, чтобы она смогла успешно выдержать все атмосферные нагрузки. Далее дело обстоит только за сваркой.

Качественно сделанный железный навес – эталон надёжности и долговечности

Видео в этой статье предоставит вашему вниманию на рассмотрение дополнительные материалы, имеющие непосредственное отношение к изложенной теме. Подходите к выполнению задачи правильно, и вас ждёт успех.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector