Металлическая ферма. Металлические конструкции. Фермы размеры

Типы ферм. Определение генеральных размеров. Шаг ферм

Фермы различаются как по очертанию поясов, так и по виду решетки. По очертанию поясов фермы бывают с параллельными поясами, трапецоидальные, полигональные и треугольного очертания.

Выбор очертания поясов зависит от назначения ферм, от материала кровли, от системы водоотвода, а также и от экономических соображений. В промышленных сооружениях при рулонной кровле наибольшее распространение получили стропильные фермы полигонального очертания.

Типы ферм

Неизменяемость фермы при любой нагрузке достигается устройством решетки, образующей систему треугольников. Решетку фермы называют раскосной, если она образована непpepывным зигзагом раскосов и стоек, причем все раскосы одной половины фермы направлены в одну сторону. Решетку называют треугольной, если зигзаг образован одними раскосами, направленными попеременно в разные стороны.

Чаще всего применяют треугольную решетку с дополнительными стойками, поскольку общая длина ее зигзага и число узлов меньше, чем у раскосной решетки, а дополнительные стойки уменьшают панель фермы. В этой системе стойки не нужны для создания неизменяемости фермы.

Генеральными размерами фермы являются ее пролет и высота. Оптимальная высота в середине пролета полигональной фермы определяется условиями минимума веса, требуемой жесткости (прогибом), а также возможностью рациональной транспортировки.

Минимум веса таких ферм получается примерно при равенстве веса поясов и веса решетки (с фасонками), что имеет место при отношении высоты фермы к ее пролету h/l ≈ 1/8. Такая высота ферм вполне удовлетворяет требуемой жесткости (прогибы получаются меньше 1/250 l)

Для перевозки по железной дороге требуется габарит конструкции: по вертикали — не более 3,8 м; по горизонтали — 3,2 м.

Пролеты стропильных ферм промышленных цехов в целях стандартизации унифицированы и, как правило, принимаются до 18 м кратными 3 м, а для больших пролетов — кратными 6 м, т. е. 18, 24, 30 и 36 м. Отступления от этих размеров допускаются при специальном обосновании. В целях экономии металла малые пролеты (до 18 — 24 м) рекомендуется перекрывать железобетонными несущими конструкциями.

Для упрощения изготовления и проектирования унифицированные фермы должны иметь стандартную геометрическую схему для разных пролетов. Пример унифицированных схем стропильных ферм промышленных зданий показан на фигуре. Длина панели в унифицированных фермах принята равной 3 м.

Унифицированные схемы стропильных ферм

Унифицированные схемы стропильных ферм промышленных зданий: а — двускатные фермы; б — односкатные фермы.

Высоту h0 на опоре фермы рационально принимать одинаковой для ферм различных пролетов. Это позволяет стандартизировать детали креплений, что способствует удешевлению изготовления конструкций.

Наивыгоднейший угол наклона раскосов к нижнему поясу в треугольной решетке составляет 45 — 50° (в раскосной решетке 35 — 50°).

Направление первого опорного раскоса, определяющее всю систему решетки, может быть восходящим (как показано на фигуре) или нисходящим. И то и другое решение имеет свои положительные и отрицательные стороны. В практике проектирования промышленных зданий для стропильных ферм чаще применяется восходящий опорный раскос.

При таком решении надежнее обеспечивается жесткость цеха при работе фермы как ригеля рамы; конструктивно лучше решаются опорный узел и расположение связей; в случае опирания ферм на железобетонные колонны такая схема фермы с расположением опорного узла внизу является наиболее естественной.

Нисходящий раскос со своей стороны имеет монтажное преимущество, заключающееся в том, что опорная точка располагается выше центра тяжести фермы.

Фермы с дополнительными шпренгелями

В беспрогонных покрытиях крупнопанельные железобетонные плиты шириной 1,5 м опираются своими ребрами не только в узлах, но и в середине панели, вызывая в верхнем поясе фермы дополнительный изгибающий момент; в результате сечение верхнего пояса увеличивается.

В некоторых случаях для ликвидации указанного момента целесообразно введение в решетку дополнительных шпренгелей, работающих на местную нагрузку и устраняющих таким образом изгиб пояса.

Устройство шпренгельной решетки несколько уменьшает вес фермы (на 4 — 6%), но зато почти удваивает число стержней и узлов, что увеличивает трудоемкость изготовления. Чем больше пролет и больше нагрузка, тем менее рационально устройство дополнительных шпренгелей.

Фермы треугольного очертания употребляются только при крутых крышах. В этом случае следует стремиться к такому очертанию верхнего пояса, чтобы усилия в нем в середине пролета и у опоры были примерно равны. Для этого необходимо на опоре иметь небольшую стойку с высотой h0 = 0,2 h, что при крутых кровлях приводит к увеличению высоты фермы и конструктивно неудобному опорному узлу.

Поэтому более рационально перенести опору в верхний узел фермы. Решетка в таких фермах обычно принимается раскосной, поскольку при треугольной решетке восходящие раскосы составляли бы слишком острый угол с верхним поясом и требовали бы для своего прикрепления больших фасонок.

Фермы треугольного очертания

При встречающихся иногда очень крутых крышах (i = 1 : 1) применяются усложненные шпренгельные треугольные фермы, иногда с приподнятым нижним поясом. Этот тип ферм позволяет иметь по верхнему поясу небольшую панель, соответствующую материалу кровли. Такие фермы, разбитые на три отправочных элемента, легко транспортируются к месту монтажа.

Расстояние между фермами (шаг ферм) устанавливается при решении схемы сооружения в целом с учетом унификации строительных конструкций и частей сооружений, позволяющей проводить типизацию и стандартизацию отдельных деталей.

В результате проведенных изысканий по определению оптимального шага ферм в практике проектирования получил наибольшее распространение унифицированный шаг, равный 6 м.

«Проектирование стальных конструкций»,К.К.Муханов

www.ktovdome.ru

Назначение генеральных размеров ферм

Вернуться на страницу «Фермы металлические»

Назначение генеральных размеров ферм

Длина фермы определяется ее пролетом, который устанавливают в зависимости от компоновочных и технологических требований. При опирании ферм сверху на опоры конструктивная длина, может быть определена по приближенной формуле:

Формула генеральных размеров

где l0 — расстояние между внутренними гранями опор; a — ширина опор.

Для средних пролетов неразрезных ферм, расчетные пролеты подсчитываются по осям опор.

Если ферма опирается сбоку на колонны, то ее конструктивная длина и расчетный пролет берут такими, как расстояние между внутренними гранями колонн.

Оптимальная высота фермы h, которая соответствует наименьшей массе или стоимости конструкции зависит от пролета l, очертания поясов, типа решетки и количества панелей n. Очевидно, что с увеличением высоты фермы снижается масса (стоимость) поясов, так как действующие в них усилия обратно пропорциональны высоте (Nn=M/h, где М – балочныйизгибающий момент в соответствующем сечении; h — высота фермы), иповышаются расходы материала на элементы решетки(Увеличиваются длины раскосов и стоек). Для ферм спараллельными поясами и трапецеидальных оптимальная высота при определяется так:

Формула генеральных размеров 2

Из анализа значений hopt, найденных по приведенным формулам, следует, что наибольшая высота соответствует треугольной решетке, а наименьшая (примерно на 40% меньше, чем при треугольной) — раскосной. При этом

Формула генеральных размеров 3

Однако на практике высота ферм берется несколько ниже оптимальной, что связано с требованиями, установленными по условиям транспортировки металлических конструкций на открытом подвижном составе. Высота выходных марок (Элементов заводского изготовления, которые представляют собой части конструкции, из которых на строительной площадке она собирается до проектных размеров) не должна превышать высоты монтажного габарита железнодорожной платформы — 3800 мм.

По этим же соображениям лимитируются и длины выходных марок — не более 13,5 м, а при использовании спецплатформы — не больше 18 м.

Следует заметить, что при оптимизации приведенных затрат на ферму, оптимальная высота значительно снижается по сравнению с hopt, которая соответствует минимуму массы конструкции, и достигает примерно 1/8 — 1/10 пролета.

При проектировании покрытий производственных зданий, для сокращения числа типоразмеров ферм, их деталей и примыкающих к ним элементов (связей, прогонов, колонн) проведена унификация конструктивных решений покрытий. Такая унификация базируется на модульной координации размеров в строительстве, регламентирующая при основном модуле М = 100 мм принимать пролеты ферм кратными увеличенным модулям — 60 М и 30 М. При соответствующем технико-экономическом обосновании возможные отступления от требований модульности, если этого требуют условия, сформулированные техническим заданием на конкретный объект или при этом достигается определенная экономия материала. Однако и в этих случаях проводится унификация размеров, поперечных сечений и конструктивных решений узлов.

В унифицированных схемах ферм с параллельными поясами приняты единые размеры панелей, равны 3000 мм, и пролеты 18, 24, 30 и 36 м. Высота ферм принята по внешним граням элементов 3150 мм. При проектировании зданий с пролетами 18 и 24 м, в которых по условиям эксплуатации не требуется повышенная высота пространства между поясами ферм, высота ферм из парных уголков может быть уменьшена до 2550 мм. Другие высоты принимаются в фермах с безфасоночными узлами, в которых отдельные элементы проектируют из труб (h = 2900 мм между осями поясов) и замкнутых гнутосварных профилей (h = 2000 мм между внешними гранями поясов).

Унифицированные фермы имеют треугольную решетку с дополнительными стойками. При этом опорный раскос проектируют восходящим для унификации узловых соединений ферм с опорами. При опирании кровли через 1500 мм для предотвращения местного изгиба панелей поясов применяют шпренгельных решетку.

Фермы пролетами 18 м выполняют с горизонтальными нижними поясами, верхние имеют уклон 1,5%. При пролетах 24, 30 и 36 м фермы проектируют с параллельными поясами, уклон которых составляет 1,5%. Для удобства транспортировки фермы изготавливают в виде отдельных изобретатель марок длиной 12-15 м с последующим объединением их в монтажных стыках.

Для предотвращения больших прогибов ферм, которые нарушают внешний вид покрытия, а в отдельных случаях и условия нормальной эксплуатации (например, при подвеске кранов), фермы изготавливают со строительным подъемом, то есть с обратным изгибом. При действии внешних нагрузок строительный подъем погашается и ферма принимает проектное положение.

Практически строительный подъем задается по упрощенной кривой, траектория которой при пролетах ферм 36 м и более равна прогиба от постоянного и длительного временного загружения.

Для ферм с параллельными поясами, строительный подъем устраивают независимо от пролета, принимая его равным прогибу от суммарной нормативной нагрузки плюс 1/200 пролета.

saitinpro.ru

Металлическая ферма из профильной трубы: расчет, чертеж, конструкция

Металлические фермы из профильной трубы – металлоконструкции, сборка которых производится посредством решетчатых металлических стержней. Их изготовление представляет собой достаточно сложный и трудоемкий процесс, но результат обычно оправдывает ожидания. Немаловажным достоинством можно назвать и экономичность полученной конструкции. В процессе производства зачастую применяют парный металл и косынки в качестве соединяющих металлических деталей. Дальнейший процесс сборки основан на клепке или сварке. фото металлических ферм из профильной трубы

Преимущества металлоконструкций

Металлическая ферма имеет немало преимуществ. С их помощью можно с легкостью перекрыть пролет любой длины. Однако следует понимать, что правильный монтаж предполагает первичный грамотный расчет фермы из профильной трубы. В этом случае можно будет быть уверенным в качестве созданной металлической конструкции. Также стоит придерживаться намеченных планов, чертежа и разметки, чтобы изделие получилось в соответствии с требованиями.

На этом преимущества изделия не заканчиваются. Можно выделить и следующие достоинства:

Долговечность металлического изделия.
Незначительный вес при сравнении с другими аналогичными конструкциями.
Выносливость.
Устойчивость к повреждениям и негативным окружающим факторам.
Крепкие узлы, способствующие стойкости к любым типам нагрузок.
Возможность сэкономить финансы посредством самостоятельной сборки, так как готовое металлическое изделие стоит недешево.

Конструкционные особенности ферм

Ферма из профильной трубы имеет характерные особенности, о которых следует помнить заранее. В основе деления можно выделить определенные параметры. Главным значением считают количество поясов. Можно выделить следующие виды:

металлические опоры, представляющие собой компоненты, которые находятся в одной плоскости;
висячие, в составе которых два металлических пояса, расположенных сверху и снизу.

Второй важный параметр, без которого чертеж фермы создать не получится, это контуры и форма. В зависимости от последнего можно выделить прямые, двухскатные или односкатные, арочные фермы. По контуру также можно разделить металлические конструкции на несколько вариантов. Первый – это конструкции с параллельным поясом. Они считаются оптимальным решением для создания мягкой кровли. Металлическая опора предельно проста, а ее компоненты идентичны, по размерам решетка совпадает со стержнями, благодаря чему монтаж становится легкой работой.

Второй вариант – односкатные металлические конструкции. В их основе жесткие узлы, обеспечивающие стойкость к внешним нагрузкам. Создание такой конструкции отличается экономичностью материала и соответственно небольшими расходами. Третий вид – полигональные фермы. Их отличает длительный по времени и достаточно сложный монтаж, а преимуществом становится способность выдерживать большой вес. Четвертый вариант – треугольные фермы из профильной трубы. Они используются, если планируется создание металлической фермы с большим углом наклона, но минусом станет наличие отходов после сооружения. очертания поясов ферм из профильной трубы

Следующий важный параметр – угол наклона. В зависимости от него металлические фермы из профильных труб делятся на три основные группы. В первую группу попадают металлические конструкции с углом наклона в 22-30 градусов. При этом длина и высота изделия представлены соотношением 1:5. Среди достоинств такой металлоконструкции можно выделить незначительный вес. Чаще всего так создают металлические треугольные фермы.

При этом может понадобиться использование раскосов, монтируемых сверху вниз, если высота пролетов превышает 14 метров. В верхнем поясе будет расположена панель длиной 150-250 см. Как результат получится конструкция с двумя поясами и четным количеством панелей. При условии, что пролет более 20 метров, следует монтировать подстропильную металлоконструкцию, связывая ее опорными колоннами.

Ко второй группе относят фермы из квадратных труб или из профтруб и других разновидностей, если угол наклона составляет 15-22 градуса. Соотношение высоты и длины между собой достигает 1:7. Максимальная длина каркаса не должна превышать 20 метров. Если необходимо увеличить высоту, требуются дополнительные процедуры, к примеру, создается ломаный пояс.

К третьей группе относят металлоконструкции с углом наклона менее 15 градусов. В этих проектах применяют трапециевидную стропильную систему. Они имеют дополнительно короткие стойки. Это позволяет повысить противодействие продольному прогибу. Если монтируется односкатная крыша, угол наклона которой достигает 6-10 градусов, необходимо продумать ассиметричную форму. Деление пролета может варьироваться в зависимости от особенностей конструкции, и может достигать семи, восьми или девяти частей.

Отдельно выделяют ферму Полонсо, монтируемую своими руками. Она представлена двумя треугольными фермами, которые соединены затяжкой. Это позволяет исключить установки длинных раскосов, которые должны были бы располагаться в средних панелях. Как результат, вес конструкции будет оптимальным. виды металлических ферм из профильной трубы и углы уклона

Как правильно рассчитать навес?

Расчет и изготовление ферм из профильной трубы должно быть основано на основных требованиях, которые прописаны в СНиП. При расчете важно составление и чертежа изделия, без которого последующий монтаж будет невозможен. Первоначально следует подготовить схему, где будут указаны основные зависимости между уклоном кровли и длиной конструкции в целом. В частности, следует учесть следующее:

Контура поясов опоры. Они помогут определить назначение металлоконструкции, угол наклона и тип кровли.
При подборе необходимо следовать принципу экономии, если требования не предполагают противоположного.
Расчет размеров производится с учетом нагрузок на конструкцию. Важно помнить о том, что углы стропил могут отличаться, но панель должна соответствовать им.
Последний расчет касается промежутка между узлами. Чаще всего его выбирают так, чтобы он соответствовал ширине панели.

Следует помнить о том, что увеличение высоты своими руками будет приводить к повышению несущей способности. В таком случае снежный покров не будет удерживаться на кровле. Чтобы дополнительно усилить металлоконструкцию, придется монтировать ребра жесткости. Чтобы определить габариты фермы, стоит руководствоваться такими данными:

конструкции шириной до 4,5 метров монтируют из деталей габаритам 40х20х2 мм;
изделия шириной 5,5 метров создаются из составляющих размером 40х40х2 мм;
если ширина конструкции будет превышать 5,5 метров, оптимально выбрать детали 40х40х3 мм или 60х30х2 мм.

Далее необходимо рассчитать шаг, для этого учитывают расстояние от одной до следующей опоры навеса. Зачастую оно стандартно и достигает 1,7 метров. Если нарушить это негласное правило, прочность конструкции может несколько нарушиться. После того, как все требуемые параметры рассчитаны, необходимо получить схему конструкции. Для этого используют программу, чтобы добиться требуемой прочности. Большинство программ имеют аналогичные названию процессу, который выполняют. Можно выбрать программу «Расчет фермы», «Расчет ферм 1.0» и другие похожие. чертеж фермы из профильной трубы для навеса

Обязательно учитывайте при расчете стоимость одной тонны металла в закупке, а также стоимость изготовление самой металлоконструкции, то есть расходы на сварку, обработку антикоррозийным составом и монтаж. Теперь осталось разобраться с тем, как сварить ферму из профильной трубы.

Полезные советы по выбору и созданию металлоконструкции

Чтобы сварка ферм была качественной, необходимо следовать ряду рекомендаций. Среди них выделяют следующие:

При выборе типоразмера стоит отдавать предпочтение квадратным и прямоугольным изделиям, добавляющим конструкции устойчивости благодаря ребрам жесткости.
Использовать необходимо исключительно качественные изделия, материал – высокоуглеродистая легированная сталь, устойчивая к агрессии окружения.
Правильный выбор изделий и материала станет залогом требуемой несущей способности.
При соединении металлических компонентов фермы необходимо использовать спаренные уголки и прихватки.
В верхнем поясе монтируют металлические двутавровые уголки, выполняя стыковки по стороне, которая имеет меньший размер.
При сопряжении деталей используют равносторонние уголки.
Составляющие длинных металлических конструкций крепят с помощью накладных пластин.
Раскосы монтируют под углом в 45 градусом, а стойки – 90 градусов.
Первоначально собирают основную конструкцию, после этого начинают сваривать ферму, проверяя сварные швы на качество.

Чтобы конструкция получилась в соответствии с требованиями, важно придерживаться и определенного алгоритма работы. Первоначально выполняют разметку участка. Для этого монтируют вертикальные опоры и закладные детали. При необходимости металлические профильные трубы можно сразу разместить в ямах и забетонировать. Установку вертикальных опор выверяют отвесом, а, чтобы проконтролировать параллельность, натягивают шнур.

Видео по теме:

Следующим шагом становится фиксация металлических профильных труб посредством сварки. Изделия приваривают к опорам. Элементы ферм и узлы сваривают на земле, а после этого крепят посредством перемычек и раскосов. Следующим шагом становится подъем металлических балок на высоту, сварку с профильными трубами и опорами, вваривание перемычек и создание отверстий для крепежей в них. В заключение элементы зачищаются, и конструкция подготавливается к укладке кровли и покраске.

Посмотрите еще статьи:

kryshagid.ru

Стропильные фермы металлические: расчет конструкции, изготовление

1.263-2-4.3КМ-1.1-1.4 Техническое описание

1.263-2-4.1КМ-2 Схемы ферм с маркировкой узлов. Разбивка ферм на отправочные марки

1.263-2-4.1КМ-3 Схема расположения ферм пролетом 18 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-4 Схема расположения ферм пролетом 21 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-5 Схемы расположения ферм пролетом 24 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-6 Схемы расположения ферм пролетом 27 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-7 Схемы расположения ферм пролетом 30 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-8 Схемы расположения ферм пролетом 36 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-9 Схема ферм с маркировкой элементов

1.263-2-4.1КМ-10 Сортамент ферм пролетом L=18 м; Н=1,2 м

1.263-2-4.1КМ-11 Сортамент ферм пролетом L=18 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-12 Сортамент ферм пролетом L=21 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-13 Сортамент ферм пролетом L=24 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-14 Сортамент ферм пролетом L=27 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-15 Сортамент ферм пролетом L=27 м; Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-16 Сортамент ферм пролетом L=30 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-17 Сортамент ферм пролетом L=30 м; Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-18 Сортамент ферм пролетом L=36 м; Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-19 Сортамент ферм пролетом L=36 м; Н=2,4 м

1.263-2-4.1КМ-20 Схемы вертикальных связей В-1…В-4

1.263-2-4.1КМ-21 Узел 1

1.263-2-4.1КМ-22 Узел 2,3

1.263-2-4.1КМ-23 Узел 4

1.263-2-4.1КМ-24 Узел 5

1.263-2-4.1КМ-25 Узел 6

1.263-2-4.1КМ-26 Узел 7

1.263-2-4.1КМ-27 Узел 8

1.263-2-4.1КМ-28 Узел 9

1.263-2-4.1КМ-29 Узел 10

1.263-2-4.1КМ-30 Узел 11

1.263-2-4.1КМ-31 Узел 12-15

1.263-2-4.1КМ-32 Указание по расчету сварных швов узлов ферм

1.263-2-4.1КМ-33 Разметка отверстий по верхним поясам ферм L=18-24 м для крепления связей

1.263-2-4.1КМ-34 Разметка отверстий по верхним поясам ферм L=27-36 м для крепления связей

1.263-2-4.1КМ-35 Таблицы для выбора марок прогонов и профиля размеров настила

1.263-2-4.1КМ-36 Спецификация стали ферм пролетом L=18 м;Н=1,2 м;Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-37 Спецификация стали ферм пролетом L=27 м;L=24 м;Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-38 Спецификация стали ферм пролетом L=27 м;Н=1,8 м;Н=2,7 м

1.263-2-4.1КМ-39 Спецификация стали ферм пролетом L=30 м;Н=1,8 м;Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-40 Спецификация стали ферм пролетом L=36 м;Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-41 Спецификация стали ферм пролетом L=36 м;Н=2,4 м

stylekrov.ru

Металлическая ферма. Металлические конструкции :: SYL.ru

Металлическая ферма изготавливается из стальных профилей, наиболее часто используется для этого уголок. Если предстоит обустроить более тяжелую конструкцию, то профиль должен иметь тавровое или двутавровое сечение. Для гидротехнических сооружений используется круглое сечение, а также профильная труба. Стропильная металлическая ферма достаточно широко применяется в конструкциях для перекрытия зданий, наиболее часто ширина пролета превышает 24 метра.

Конструктивные особенности стропильной металлической фермы

Металлическая ферма имеет качества жесткости и прочности, которые обеспечиваются формой. Наиболее распространенным считается вариант, который имеет в составе прутья, среди них располагаются параллельно направленные элементы, которые обладают зигзагообразной формой. Благодаря подобной компоновке даже при незначительном расходе материала сопротивляемость системы повышается во много раз.

Главные конструктивные элементы

Металлическая ферма состоит из стоек, раскосов, а также решетки. Узловое соединение составляющих производится методом примыкания одного элемента к другому. Стержни решетки крепятся к поясам с помощью сварки или фасонных элементов. Помимо стропильных, могут быть и подстропильные. Их применяют в качестве опоры для несущих перекрытий и конструкций, что верно, если между колоннами оказывается большее расстояние, чем между балками.

Разновидности ферм по решеткам и поясам

Металлическая ферма может быть классифицирована по геометрии поясов и разновидности решетки. Если говорить об очертаниях пояса, то он может иметь в составе элементы, расположенные параллельно, то есть обладать достаточным количеством конструктивных преимуществ.

Детали повторяются с наибольшей периодичностью, что связано с равномерными длинами стержней для решетки и поясов, одинаковыми схемами узлов, а также наименьшим числом стыков, что позволяет унифицировать конструкции. Это дает возможность индустриализировать их производство. Их используют наиболее часто при обустройстве мягких кровель.

Металлические фермы, чертежи которых составляются до начала монтажа, могут быть одинаковыми, то есть трапециевидными. Сопряжение с колоннами позволяет устраивать достаточно жесткие узлы рамы, которые повышают качества жесткости всей постройки. В центральной части пролета на решетке данных ферм не имеется длинных стержней. Они не предполагают необходимости устройства значительных уклонов. Что касается полигональных, они подходят для массивных построек, в которых применяются большие пролеты. При этом данные конструкции позволяют сэкономить материал. Подобное очертание для легких вариантов нерационально, так как получение незначительной экономии нельзя соизмерить с такими сложностями конструкции.

Можно выделить еще и треугольные, которые применяются для круглых крыш определенного вида. Они просты в исполнении, но обладают определенными конструктивными минусами, которые выражены в сложности опорного узла. Помимо прочего, получается перерасход материалов при изготовлении длинных стержней в центральной зоне решетки. Применение треугольных систем во многих случаях обязательно, например, там, где нужно обеспечить с одной стороны равномерный и значительный приток естественного света.

Системы решетки

Если вы решили обустроить металлические фермы, чертежи которых представлены в статье, то стоит воспользоваться треугольной системой, которая выступает в качестве наиболее эффективного варианта в случае с параллельно расположенными поясами. Это верно и для трапецеидального очертания. Возможно использование данной системы в решетке с треугольным очертанием, в котором наиболее длинные элементы растянуты в наибольшей степени. Подобная решетка по сравнению с треугольной наиболее сложна в устройстве, а также предполагает значительный расход материала.

Особенности проведения расчетов

Монтаж металлических ферм производится только после грамотного расчета системы, где учитывается нагрузка по типу веса кровли, водосточных систем, фонарей, а также вентиляторов. Важно учесть и собственную массу несущей конструкции. Среди временных нагрузок можно выделить давление ветра, вес людей, снега, подвесного транспорта. Ветровая нагрузка должна быть учтена в уклоне фермы, начиная с 30 градусов. Важно учесть и периодическую нагрузку по типу ураганов и сейсмических волнений.

Работа над изготовлением и соединением элементов

Монтаж металлических ферм производится поэтапно из элементов на прихватках. Связывание поясов осуществляется с применением уголка, который используется в количестве одного или двух штук. Верхние пояса выполняются из уголков, которые обладают неравными боками, а также имеют тавровое сечение. Сопряжение осуществляется по меньшим сторонам. Для нижних поясов применяются равнобокие уголки. Стропильные фермы металлические могут обладать значительной длиной, при этом используются накладные и соединительные пластины. При нагрузках, образованных в границах панелей, применяется парные швеллер.

Раскосы устанавливаются под углом в 45 градусов, что касается стоек, то их монтаж производится под прямым углом. Для их выполнения используется равнобокий уголок, а крепление деталей осуществляется с помощью пластин.

Если система полностью сварная, то ее выполняют с применением тавр. После того как монтаж на прихватках завершён полуавтоматическим или ручным способом, можно приступать к проведению сварочных работ, затем каждый шов должен быть зачищен. Проведение окрашивания производится на завершающем этапе, следует использовать антикоррозийные составы.

Правила проведения устройства

Стропильные фермы металлические будут устанавливаться в зависимости от уклона кровли. Необходимо перед началом работ понимать зависимость этого показателя от устройства системы. Таким образом, угол будет равен пределу от 6 до 15 градусов, если ферма обладает трапециевидной формой.

Для обустройства чердака голые стены должны обладать соответствующей высотой, в некоторых случаях для этого крыша снабжается переломами у опор. Габариты панели верхнего и нижнего пояса должны быть эквивалентны. Для облегчения процесса применяется решетка. Если угол наклона должен получиться равным 15-22 градусам, то высота конструкции должна быть равна 1/7 длины, узлы металлических ферм в нижнем поясе должны быть ломаными, это гарантирует снижение массы по сравнению с обычной треугольной на 30 процентов. При всем этом, один пролет не должен оказаться больше 20 метров в длину. Если необходим уклон в пределах 22-30 градусов, то система должна обладать треугольной формой, металлические конструкции фермы будут обладать высотой, которая равна 1/3 длины.

По той причине, что вес получится сравнительно небольшим, в качестве опоры можно использовать наружные стены, возведенные на незначительную высоту. Если длина пролета равна 14-20 метрам, в каждой ее половине следует сделать четное число панелей, длина которых равна 1,5-2,5 метра. В качестве наиболее подходящих для такой длины считается количество панелей, ограниченное восемью.

Если длина пролета превышает 35 метров, то следует применять фермы, которые предполагают использование двух треугольных элементов, соединенных между собой стяжками. В данном случае длинные раскосы центральных панелей допустимо устранить, уменьшив массу. Ферма треугольная металлическая в этом случае будет иметь верхний пояс, разделенный на 16 панелей, длина каждой из которых равна 2-2,75 метра.

Стальные профильные трубы

После того как вы поняли, как производится расчет металлической фермы, можно подумать о ее составляющих. Таким образом, конструкция, изготовленная из профильных труб, обладает менее внушительным весом по сравнению со швеллером или уголком. Такие детали легко собираются с использованием сварки. Профильные трубы можно покрывать легкими материалами по типу ондулина, прозрачного шифера, а также битумных гонтов. Стальные трубы выполняются из стали и алюминия. Такие материалы обладают своими преимуществами, их удобно складировать, перевозить, а также загружать. Материал будет способен претерпевать значительные тепловые и механические нагрузки, он легко поддается обработке.

В основе металлических ферм используются оцинкованные профильные трубы по той причине, что они не подвергаются коррозии, имеют отличные эксплуатационные качества, а также смотрятся привлекательно. Все данные факторы обязательно принимаются в расчет при выборе материала для обустройства стальных ферм. Помимо прочего, монтировать такие системы достаточно просто, с чем способен справиться любой мастер.

В заключение

Используются для этого и толстостенные профильные трубы, которые обладают более внушительной несущей способностью. Такие конструкции применяются еще и при строительстве заборов, детских площадок, а также перегородок.

Теперь вы знаете, как проводить монтаж металлических ферм разных форм.

www.syl.ru

8.3. Определение генеральных размеров ферм

Генеральными размерами фермы являются ее пролет l, т.е. расстояние между центрами опор и высота в коньке h (см. рис.8.3). Правильно выбранные геометрические размеры позволяют получить фермы с минимальными затратами металла, упрощают их изготовление и перевозку от завода металлоконструкций к месту строительства, а также ускоряют монтаж. При этом принятые очертания ферм скажутся и на общем архитектурном облике проектируемого здания.

Для оптимального решения этого вопроса необходимо исходить из следующих соображений:

Минимальная масса получается при h/l = 1/4 ... 1/6 . При этом масса поясов обычно равна массе элементов решетки с узловыми фасонками, но практически такую ферму невозможно провезти к месту строительства по железной дороге, т.к. предельно допустимая высота при перевозках 3,8 м. В практике строительства отношение высоты к пролету обычно назначается h/l = 1/7 ... 1/10 , что несколько увеличивает массу ферм.
В случае больших пролетов (более 42 м) и невозможности уменьшения высоты ферм до предельного габаритного размера 3,8 м или необходимости из архитектурных и других соображений, то такую ферму необходимо доставлять к месту строительства «россыпью», т.е. отдельными элементами н сборку их осуществлять на строительной площадке. Исходя из требований унификации и для снижения трудоемкости, желательно выбирать пролеты кратными модулю 6 м, т.е. 18, 24, 30, 36, 42 м и т.д. или в крайнем случае 3 м. Для промышленных зданий эта модульная система обязательна.
С точки зрения наименьшей трудоемкости изготовления, желательно применять фермы с параллельными поясами, позволяющие максимально типизировать их отдельные элементы и детали. В этом случае для придания кровлям требуемого уклона для стока воды, фермы делают с небольшим строительным подъемом в середине.

8.4. Элементы кровельного покрытия по металлическим фермам

Кровельное покрытие по металлическим фермам может быть 2-х видов: прогонное и беспрогонное.

Прогонное покрытие состоит из металлических прогонов, уложенных на пояса ферм, на которые укладывают стальной профилированный настил, либо панели покрытий, либо плиты из легких бетонов. Прогоны опираются над узлами верхнего пояса фермы и обычно выполняются из прокатных швеллеров. Расстояние между прогонами принимается 3,0 м, но может быть и 1,5 м. Панели покрытий выполняют с обшивкой из плоских или профилированных металлических листов, либо из асбестоцементных плоских или волнистых листов. Поверх плит укладывается пароизоляция, утеплитель, асфальтовая стяжка, шин и 2 слоя рубероида (рис.8.7). Такой вид покрытия является теплым и водостойким. Профилированный настил для утепленных покрытий выпускается высотой 40,60,80 мм из оцинкованного листа толщиной 0,8...1 мм.

Прогоны чаще всего выполняются из одиночных швеллеров, хотя могут применяться и двутавры. Прогоны могут быть также выполнены и из сплошных холодногнутых элементов, например, из швеллеров, изготовленных их листов толщиной 4…6 мм. При расстоянии между фермами более 6 м возможно использование и решетчатых прогонов. Сплошные прогоны на наклонных кровлях работают как балки на изгиб в 2-х плоскостях: наибольшей жесткости прогона и паралельной плоскости кровли. Для уменьшения усилий в прогонах от нагрузки, действующей в этой плоскости, прогоны раскрепляют тяжами из круглой стали диаметром 18...22 мм (рис.8.8).

Беспрогонные покрытия состоят из стандартных железобетонных плит, обычно с размерами 3 х 6 м (рис.8.9.а) и укладываются непосредственно на верхние пояса ферм. При теплых кровлях на плиты укладываются утеплитель и водоизоляционный ковер (рис.8.9.б). Применяются также и облегченные панели для теплых кровель из гнутых профилей, алюминиевого или стального настила и утеплителя.

Фонари. В производственных зданиях на фермы ставят фонари, означенные для аэрации здания, а так же для освещения верхним светом. Фонари могут быть как продольные (рис.8.10,а), так и поперечные (рис. 8.10,б).

Связи. Они должны обеспечивать общую устойчивость любых металлических конструкций, в том числе конструкций покрытия зданий. В покрытиях зданий по стропильным фермам связи бывают горизонтальными, т.е. расположенные в плоскости верхних сжатых и нижних растянутых поясов ферм, и вертикальные. Как горизонтальные, так и вертикальные связи устанавливаются по торцам здания или температурного блока, соединяют попарно крайние фермы, образуя жесткие блоки к которым присоединяются все остальные фермы при помощи прогонов или распорок (рис.8.11). Если бы горизонтальные связи отсутствовали, то расчётная длина элементов верхнего пояса была бы равной пролету фермы, и обеспечить его устойчивость при работе на сжатие было бы очень трудно. Постановка горизонтальных связей создает в верхнем поясе устойчивые точки, и расчетная длина поясов из плоскости фермы будет равна расстоянию между узлами горизонтальной связевой фермы (рис.8.11).

studfiles.net

Расчёт фермы для навеса: формулы, которые понадобится использовать

Содержание статьи:

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*h = Ql/2;

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.

Подробную информацию о том как рассчитать навес с помощью программы вы сможете узнать просмотрев это видео:

Ферма для навеса своими руками рассчитывается несложно. Понадобится лишь знать основные формулы и уметь их использовать.

vashibesedki.ru