Фермы из профильной трубы: расчет, виды конструкций, чертежи

Содержание статьи:

• Материалы для профильного проката
• Разновидности ферменных конструкций из профильной трубы;
• Как выбрать ферму по углу наклона?;
• Как рассчитать параметры ферменных систем?;
• Основные этапы проектирования;
• Рекомендации по самостоятельному изготовлению ферм;
• Производство и установка металлических ферм.

Фермы металлические представляют собой системы из стержней, состоящие из решеток и поясов. Наличие ребер жесткости обеспечивает конструкциям устойчивость к деформированию даже при воздействии существенных нагрузок. Исходя из сложности формы, продукция может собираться как непосредственно на стройплощадке, так и с помощью промышленных мощностей. Чаще всего для производства ферменных конструкций используется трубный профиль с квадратным или же прямоугольным сечением.

Материалы для профильного проката

Для производства профильного проката, использующегося при изготовлении ферменных систем, подойдут и сплавы, а именно:

• углеродистые стали со стандартными показателями качества (для    обычного использования);
• высококачественные углеродистые, низколегированные или в редких    случаях коррозионностойкие стальные сплавы (для возведения ответственных сооружений);
• оцинкованные углеродистые металлы (для строительства в агрессивной    среде);
• прочные алюминиевые сплавы (для конструирования облегченных ферм).

Трубы с небольшим диаметром поступают в продажу отрезками до 6 м в длину, тогда как изделия с большим сечением – до 12 м. Показатель толщины стенок и показатель диаметра определяется, исходя из планируемого назначения и предполагаемой интенсивности нагрузок:

• прямоугольный профиль 40х20 мм с показателем толщины стенок 2 мм используется для пролетов до 4,5 м;
• квадратные изделия 40х40 мм с коэффициентом толщины стенки 2 мм для конструирования пролетов от 4,5 до 5,5 м;
• изделия с квадратным сечением (40х40 мм и толщиной стенок 3 мм) или прямоугольный профиль (40х20 мм с толщиной стенок 2 мм) для изготовления конструкций более 5,5 м.

Разновидности ферменных конструкций из профильной трубы

Конструкция фермы состоит из верхнего, нижнего поясов и решетки, установленной между ними. Среди прочих элементов ферменных сооружений также следует отметить:

• стойку, которая располагается перпендикулярно к оси;
• подкосы (или раскосы), устанавливающиеся под уклоном к оси;
• вспомогательные раскосы (шпренгели).

Существуют разные формы ферменных конструкций:

1. Односкатные треугольные аналоги (способны выдерживать повышенные нагрузки с учетом небольшой материалоемкости).
2. Двускатные треугольные системы (предназначены для установки на кровлях с сильным уклоном, однако обладают существенным недостатком – повышенным расходом материала и конструктивной сложностью узлов опоры).
3. Сегментные изделия (применяются в качестве основы для кровель с пропускающими свет покрытиями, к примеру, монолитным или сотовым поликарбонатным сырьем).
4. Полигональные фермы (отличаются сложностью установки, способны выдержать интенсивные нагрузки, существенно сокращают расход материала).
5. Варианты с прозрачными поясами (считаются наиболее экономичными конструкциями, состоят из раскосов и стоек одинакового размера, легко устанавливаются и подходят для крыш из пропускающих свет или мягких материалов).
6. Трапециевидные изделия (похожи на полигональные конструкции, но с более простой схемой монтажа).
7. Арочные фермы с верхним и нижним поясом, расположенными параллельно друг другу (используются при возведении теплиц, беседок или навесов для автостоянок).

Существуют следующие разновидности решетчатых конструкций:

• в форме треугольника – предназначены для поясных каркасов, расположенных параллельно или, в редких случаях, в трапециевидных и треугольных фермах;
• раскосного вида (полураскосные или шпрегельные разновидности), для которых характерны повышенные затраты материалов и сложность форм;
• индивидуальные эскизы, разрабатываемые в соответствии с личными предпочтениями заказчика.

Как выбрать ферму по углу наклона?

При выборе конструкции фермы следует учитывать угол ската:

• для установки кровли с существенным углом уклона 22-30⁰ рекомендуются треугольные изделия, высота которых рассчитывается путем разделения высоты пролета, поделенную на 5;
• для монтажа скатов с углом наклона 15-22⁰ выбираются фермы с высотой, которая равна длине пролета, поделенной на 7 (если необходимо увеличить высоту конструкции, следует выбирать аналоги с ломаным нижним поясом);
• для изготовления крыш с небольшим углом до 15⁰ чаще всего используют каркасы в виде трапеций с треугольными решетками (высота элементов определяется путем разделения длины пролета на 7, 8 или 9).

Как рассчитать параметры ферменных систем?

Ферменная конструкция перекрытия представляет собой ответственный элемент, поэтому следует тщательно провести расчеты и на их базе составить проект. Чтобы обеспечить максимально качественный результат, следует привлечь специалиста, ведь от пропорциональности изделия зависит функциональность не только кровли, но и всего строения в целом. Для проектирования небольших строений, как правило, используется соответствующее программное обеспечение, к примеру, «Автокад», 3D MAX, Arcon.

Основные этапы проектирования

Разработка проекта ферменных конструкций предполагает выполнение таких задач:

• определение параметров пролета здания, формы кровли и наклона скатов;
• расчет предполагаемых расходов, интенсивности климатических нагрузок, тип почвы и т. д., а также вероятность особых нагрузок;
• выбор типа конструкции фермы.

После того, как габариты и конструктивные особенности определены, следует выбрать вариант производства. Фермы можно изготавливать в промышленных условиях, собирать из заготовок, заказанных на предприятии, или же осуществить сборку непосредственно на стройплощадке.

Рекомендации по самостоятельному изготовлению ферм

Чтобы облегчить процесс изготовления конструкций, специалистами рекомендуется:

• установить дополнительные решетчатые    элементы для облегчения конструкций с небольшим уклоном; снизить вес каркаса для крыш    с углом от 15 до 22 путем изготовления ломаного нижнего пояса;
• применить каркасные    изделия «Полонсо» при длине прогона более 20 м в целях предотвращения    монтажа в раскос крупногабаритных прогонов;
• соблюдать дистанцию до    1,75 м между элементами ферм;
• учитывать марку стали, использованной при производстве (для морозной местности подойдут    низколегированные стали, а для местности с повышенной влажностью лучше    выбрать оцинкованные изделия).

Производство и установка металлических ферм

Процесс заготовки, сборки и монтажа ферменных конструкций из металла лучше доверить профессионалам, которые обладают соответствующими знаниями и мастерством владения специальным оборудованием. Следует определить, какие этапы необходимо выполнить внизу, а какие – после подъема фермы на высоту. Также стоит предусмотреть, понадобится ли спецтехника.
Монтаж ферменных конструкций из профильных труб при строительстве навесов, кровли, различных каркасов подразумевает выполнение таких этапов:

• подготовка стройплощадки (расчистка, выравнивание, разметка);
• монтаж вертикальных опор из металла, их фиксация и заливка бетоном;
• приваривание поперечных поясов;
• сборка и сварка заготовок в соответствии с разработанным проектом;
• подъем ферм на место монтажа;
• приваривание перемычек с отверстиями, которые предназначены для монтажа кровельных материалов;
• зачистка сварочных швов;
• обезжиривание конструкционных элементов.

Если используется профиль, не защищенный цинковым покрытием, рекомендуется обработать поверхность грунтовкой и краской, тем самым, увеличивая длительность периода эксплуатации.