Если вы планируете построить балку для сарая, важно учесть, что материал арки подвержен сжатию, поэтому все расчеты должны проводиться с особым вниманием к этим особенностям.
Фермы из профильной трубы: рассчитываем и изготавливаем своими руками
Поперечные балки стали признанным выбором для строительства гаражей, жилых домов и различных хозяйственных сооружений. Эти конструкции отличаются высокой прочностью и долговечностью, а также экономичностью и быстротой в возведении. Кроме того, с этими работами может справиться даже тот, кто имеет лишь базовые знания в математике и навыки резки и сварки металла.
В данной статье мы подробно рассмотрим, как выбрать правильный профиль, произвести расчеты балок, изготовить перемычки и качественно установить их. К тому же, мы предлагаем вам детальные мастер-классы по строительству ферм, видеоуроки и полезные советы от экспертов в этой области.
Что представляет собой ферма? Это конструкция, состоящая из соединенных между собой балок, которая обеспечивает прочность и устойчивость всей конструкции. Преимущества ферм заключаются в их высокой прочности, отличных эксплуатационных характеристиках, доступной стоимости и надежной устойчивости к деформации и внешним нагрузкам.
Поскольку эти балки обладают значительной несущей способностью, их можно укладывать под любые типы кровельных покрытий независимо от их веса.
Использование прямоугольных замкнутых металлических ферм является одним из наиболее эффективных решений. Этот подход имеет вполне обоснованные преимущества:
- Главный параметр — это экономия за счет удобства соединения всех элементов решетки.
- Еще одно важное преимущество профильных труб для ферм — это равнозначная устойчивость в обеих плоскостях, отличная обтекаемость и удобство эксплуатации.
- Несмотря на малый вес, такие фермы способны выдерживать значительные нагрузки.
Фермы могут различаться по контуру балок, типу сечения стержней и типу решетки. Если у вас есть стремление и основные навыки, вы сможете самостоятельно построить ферму из труб любой сложности. Ваша конструкция может выглядеть, например, так:
Этап II. Приобретаем качественный профиль
Перед проектированием будущих ферм следует определиться с такими ключевыми аспектами, как:
- контуры, размеры и форма будущей крыши;
- материал, из которого будут изготовлены верхний и нижний пояса фермы, а также решетка;
- угол наклона и планируемая нагрузка на конструкцию.
Важно помнить, что рама с профилированными трубами имеет так называемые точки равновесия, критически необходимые для стабильности всей фермы. Одна из ключевых задач — выбор качественного материала, способного выдержать эти нагрузки:
Профильные трубы для балок выпускаются с двумя видами сечения: прямоугольным и квадратным. Они производятся в различных диаметрах и с толстыми стенками:
- Для небольших построек рекомендуется использовать трубы длиной до 4,5 метра сечением 40х20х2 мм.
- Если фермы длиннее 5 метров, следует выбирать профиль с параметрами 40х40х2 мм.
- Для возведения крыш жилых домов лучше подходят профильные трубы с параметрами: 40х60х3 мм.
Устойчивость всей конструкции напрямую зависит от толщины профиля. Не стоит использовать трубы, предназначенные для создания столбов или рам для ферм, так как они могут оказаться недостаточно прочными. Также обратите внимание на метод изготовления изделия — сварка, горячая или холодная штамповка, — от этого также зависит качество и прочность конструкции.
Для самостоятельного создания стропильной фермы проще всего работать с квадратной древесиной. Рекомендуется приобрести древесину с квадратным сечением и толщиной 3-5 мм, что обеспечит достаточную прочность и сравнимо с металлическим прутом.
Важно учитывать снеговые и ветровые нагрузки, характерные для вашего региона. При выборе профиля также важно не забыть о плане наклона балок:
Для более точного проектирования балки из профильной трубы можно использовать онлайн-калькуляторы и программы, позволяющие проводить расчеты.
Обратите внимание, что базовая конструкция фермы из профилированных труб состоит из нескольких вертикальных стоек и горизонтальных сечений, к которым будут крепиться крышные балки. Такую рамку можно не только приобрести в любом нашем городе, но и заказать индивидуально.
Подробнее о фермах
Рамки — это специальная конструкция, состоящая из нескольких фиксированных элементов. Основными компонентами являются две пряди (верхняя и нижняя), вертикально расположенные усиливающие пряди и диагонально расположенные элементы. Все компоненты соединяются между собой процессом сварки. Надежно выполненные сварные швы, как для поперечных труб, так и для угловых элементов, значительно увеличивают способность конструкции выдерживать большие нагрузки, а также обеспечивают долговечность.
Вы можете создать такую конструкцию своими руками, используя квадратный профиль. Поперечное сечение выбирается исходя из длины пространства между опорами и высоты балки. Трубы сечением 30 x 30 или 50 x 50 мм отлично подойдут для небольшого навеса, который будет служить укрытием для вашего автомобиля. Также они могут использоваться для создания верхних и нижних поясов и вертикальных стоек в конструкции. Перемычки могут быть выполнены с меньшим сечением, в качестве альтернативы можно использовать угловое железо с шириной стенки 30-50 мм.
Такие решетчатые балки находят свое применение в различных областях, среди которых:
- Укрытие автомобиля от непогоды;
- Создание крыши над беседкой в саду;
- Накрытие бассейна от мусора и прочих загрязнений;
- Организация домашнего хозяйства для содержания птиц, поросят или коров;
- Создание изящного козырька над входной дверью.
Почему лучше из профиля
Сварка ферм из профильных труб обладает рядом преимуществ по сравнению с другими строительными материалами:
- Эти конструкции огнестойкие и не требуют применения специальных противопожарных обработок;
- Каркас способен выдерживать нагрузки собственного веса, а также внешние нагрузки, такие как ветер и снег;
- Труба прекрасно сгибается с использованием приспособлений, что открывает возможности для создания разнообразных форм и дизайнерских решений;
- Для предотвращения коррозии достаточно просто покрасить материал;
- Профиль легко найти в продаже в любом регионе страны;
- Если при монтаже ошиблись с резкой, балку можно легко восстановить путем повторной сварки — в отличие от деревянных элементов;
- Поскольку профиль имеет полую структуру, он относительно легок;
- К тому же, каркас не подвергается деформации со временем и способен служить долго.
Выбор формы
Чтобы правильно и быстро сварить фермы из секционных труб, важно определить форму фермы, что зависит от типа сооружаемого строения. Для навесов лучше подходят балки, где шнуры расположены параллельно, либо конструкции с одним углом наклона. Арочные стропильные фермы смотрятся более выигрышно и эстетично. Для их создания используют трубогибочный станок, а облицовка может быть выполнена из поликарбоната, который легко поддается формированию в соответствии с линиями кровли.
Если вы хотите возвести большой навес для хранения автомобилей, рациональным решением станет конструкция с опорами. Для беседки или бассейна более эстетически будет выглядеть портальная или двусоставная балка. Эти варианты с двойным соединением придают изящество конструкции и разнообразие к общему архитектурному стилю окружения.
Применение профильных труб всевозможных форм
В наше время продукция из профильных труб находит применение в многих отраслях, таких как машиностроение, сельское хозяйство, строительство и даже мебельная промышленность. Благодаря уникальным свойствам профильных труб можно создать как эффективную опорную плиту, так и масштабные несущие конструкции или каркасы для последующего строительства зданий. Современные рекламные щиты также часто изготавливаются из профильных труб.
Маркизы не являются исключением. При стремлении сделать конструкцию надежной и бюджетной, лучшим выбором будет использование трубчатого профиля (читайте: «Как правильно построить маркизу из трубчатого профиля — инструкция»). Оптимальным вариантом считаются изделия с квадратным или прямоугольным сечением. Если следовать размерам чертежа, показанного в проекте, на котором описано, как правильно сварить опору из секционной трубы, вы получите прочную и долговечную конструкцию.
Основные нюансы готового изделия
Любая строительная конструкция опирается на правильно спроектированную и специализированную систему, или балку. Геометрические размеры конструкции не допускают легкого изменения, даже в условиях перехода от жестких блоков к модульным. Если стержни не выполняют несущую функцию вне узла, элементы фермы могут либо сжаться, либо растянуться. Такие системы можно создавать с помощью прямых стержней, соединенных с узлами трубчатых ферм. В результате получится прототип подвесной конструкции, состоящей из верхней и нижней нитей, соединенных балками и колоннами.
Современные здания не могут обойтись без использования ферм. В основном они применяются для создания покрытий больших размеров. По этому принципу строятся спортивные комплексы, мосты, шатры, подиумы, павильоны и прочие объекты. Если такая конструкция вам необходима, вы можете приобрести готовую или изготовить ее самостоятельно из труб, но прежде всего, важно разобраться, как произвести расчеты для кровли из профильной трубы.
Однако расчет такой конструкции — довольно утомительный и трудоемкий процесс.
Этапы этого процесса включают в себя:
- Определение точного количества трубного материала, необходимого для будущей фермы, и уровня давления на элементы системы.
- Ответственный подход к выборе материала для фермы с треугольным профилем. Оптимальным вариантом будут облегченные профилированные трубы с квадратным сечением. Именно это обеспечит прочность конструкции.
- Создание чертежа фермы из профилированной трубы с учётом всех нюансов и особенностей каждой детали. Этот чертеж станет основой для сборки всей конструкции.
- Финальный этап —Montagem продукции, от качества которой зависит надежность и долговечность эксплуатации сооружения. Для достижения положительного результата нужно досконально знать технологии, как правильно сваривать фермы из профильной трубы. Не забудьте ознакомиться также с информацией: «Как сделать лестницу из профильной трубы своими руками».
Выбор способа строительства фермы из прямоугольных элементов будет зависеть от:
- длины пролета;
- расположения перекрытия чердака;
- угла наклона крыши.
Как рассчитать ферму
Для расчета треугольной фермы, для которой используется квадратная труба, можно использовать калькулятор и специализированные компьютерные программы.
Стандартные шаги этого процесса следующие:
- Выбор желаемой схемы треугольной фермы. Важно учесть нужную конфигурацию, функциональное назначение навеса, а также материалы, из которых он будет строиться.
- Определение точных размеров будущей конструкции. Например, высота будет зависеть от типа кровли и выбора применяемых материалов. Если пролет превышает 36 метров, потребуется дополнительно рассчитать строительный подъем, который компенсирует изгиб, что происходит под давлением на ферму.
- Вычисление основных габаритов конструктивных панелей, которые должны точно соответствовать расстоянию между элементами, передающими нагрузки. Также необходимо определить длину между узлами, которая часто считается равной ширине панели. Читайте также: «Как сделать беседку из профильной трубы – пошаговая инструкция».
Расчет арочной фермы из трубных профилей можно проводить аналогично, но с учетом определенных нюансов, на которые нужно обратить внимание.
После определения всех численных значений, необходимых для конструкции будущей стропильной фермы, их следует зафиксировать в виде формул и ввести в специальную компьютерную программу, которая создаст наглядную схему будущей конструкции. И только после выполнения всех этих действий можно перейти к следующему не менее важному вопросу — как правильно сварить ферму из поперечной трубы. Качество последующих монтажных работ напрямую зависит от профессионализма работников в этой области.
Инструкция по сварке трубы поперечного сечения и рекомендации.
Расчет
Перед тем как приступить к установке кровельной балки, нужно внимательно рассчитать все необходимые размеры (например, высоту и длину конструкции). Следуйте стандартным рекомендациям по этому процессу.
- Убедитесь в том, что длина каркаса фермы для навеса соответствует длине пролета, которую перекрывает профиль.
- Высота конструкции определяется в зависимости от выбранного угла и формы фермы. Например, для треугольного типа это значение должно составлять от 1/5 до ¼ длины, тогда как в прямоугольном варианте этот показатель должен быть равен 1/8.
- Решетка по отношению к поясу должна устанавливаться под углом, который может колебаться от 35 до 50 градусов.
- Чтобы правильно рассчитать расстояние между узлами, необходимо учитывать ширину панели, которая в обязательном порядке должна совпадать.
- Если ферма длиннее 25 метров, вам нужно будет создать специальный строительный подъем. Для этого потребуется отдельное обследование, чтобы определить уровень нагрузки и подбирать оптимальный размер профильных труб.
Тем не менее, иногда могут потребоваться не только стандартные, но и специфические расчеты для частных проектов.
Как сделать своими руками?
Вы можете попробовать самостоятельно сварить балку для крыши из профильной трубы, арматуры или иных материалов (при этом длина балки может быть различной, например, 4, 5, 6 или даже 8 метров). Главное, чтобы процесс строился в полном соответствии с заранее разработанными планами и чертежами.
Если вы решили самостоятельно возвести сарай в домашних условиях, вам придется тщательно ознакомиться с документом СНиП 2.01.07-85. В этом нормативном акте подробно рассматриваются и регламентируются все аспекты, связанные со строительством сараев. Игнорирование вышеприведенного документа может привести к неточностям в разметке и другим дефектам.
Перед тем, как приступить к практической работе, необходимо провести теоретическую подготовку. К примеру, вам нужно определить форму балки и размеры ее поперечного сечения. В этом выборе важно учитывать климатические условия вашего региона.
Также требуется уточнить размеры (длину, высоту и ширину и т.д.), угол наклона и другие параметры. Завершив предварительную работу и проведя все необходимые вычисления, можно приступать к разработке планов и схем, которые станут основой для будущего строительства.
Документация должна быть подготовлена максимально тщательно, чтобы избежать необходимости повторных работ.
Строя стропильную ферму крыши своими руками, следуйте несложным инструкциям, подготовленным специалистами. Ниже приведены пошаговые инструкции по созданию прямоугольной фермы размером 4 x 6 метров в качестве примера.
- Для начала вам необходимо нарезать стойки, которые будут служить основой и удерживать всю конструкцию. Если длина фермы составляет 6 метров, вам потребуется 6 стоек (по 1 стойке на 1 метр). Рекомендуется выбирать профильную трубу размером 80 на 80 мм или 100 на 100 мм.
- Затем подготовленные опоры необходимо установить в грунт (примерно на глубину 80 сантиметров) и закрепить при помощи бетона. Согласно схеме, 4 стойки должны располагаться по краям, а оставшиеся 2 — в центре длинных балок. Нужно подбирать расположение так, чтобы нагрузка распределялась максимально равномерно. Специалисты рекомендуют не устанавливать стойки в самых углах, а немного отступать от них.
- Что касается высоты стоек, то она должна определяться вашими индивидуальными требованиями. Важно учитывать, для чего вы планируете использовать навес в дальнейшем. В процессе установки опорных стоек обязательно нужно выставить их на одном уровне — это обеспечит ровную крышу навеса.
- В некоторых случаях может оказаться целесообразным установить навес соседствующим с кирпичной стеной дома. В этом случае закладные, которые расположены в несущей конструкции, могут выполнять функцию опор со стороны стены.
- Ферму лучше собирать на земле. На этом этапе объединяются такие элементы, как верхняя и нижняя балки, а также вертикальные стойки, которые должны быть надежно закреплены сваркой. Не забудьте также приварить раскосы для усиления конструкции.
- Так как навес протянется на 6 метров, он должен состоять из 6 фермы. После сборки всех элементов между опорами нужно протянуть длинные продольные балки, которые объединят три стойки в один ряд.
- Фермы поднимаются и привариваются на расстоянии 1,5 метра друг от друга.
- Следующим шагом необходимо произвести скрепление ферм с помощью поперечных перемычек, которые должны крепиться с шагом каждые 0,5 метра по всей длине верхнего пояса.
- В завершение аккуратно зачистите сварочные швы с помощью болгарки.
- После этого конструкцию следует покрасить.
Основная конструкция фермы из профильной трубы
Конструкции, такие как секционные трубные фермы, разделяются на несколько типов. Их подразделяют на подтипы, основываясь на различных параметрах. Одним из ключевых является количество применяемых балок.
Эта категория может включать:
- Висячие конструкции, которые состоят из нескольких поясов, чаще всего в зависимости от их расположения называют верхними или нижними;
- Группы конструкций, основные компоненты которых расположены в одной плоскости.
В зависимости от их формы можно разделить на следующие категории:
- Арочный тип, обладающий необычной и выпуклой формой;
- Прямые фермные конструкции;
- Двускатные и односкатные фермы, которые изготавливаются из профильной трубы.
По признаку различия контуров выделяются:
- Конструкции, где пояс расположен параллельно. Это наиболее оптимальный выбор для мягкой кровли. Собирать такую опору несложно, так как все ее элементы практически идентичны. Важно отметить, что размеры стержней пояса и размеры решетки должны совпадать;
- Полигональные конструкции, несмотря на способность выдерживать значительные и постоянные нагрузки, требуют опыта в монтажных работах. Процесс их создания сложнее и более трудоемкий;
- У односкатных форм углы достаточно резки, что позволяет им воспринимать значительные нагрузки. Для возведения подобных ферм потребуется относительно небольшой объем материала, что позволяет отнести их к экономичным вариантам;
- При создании фермы из профильной трубы, крыша которой имеет большой угол уклона, целесообразно использовать треугольные формы, изготовленные из профильной трубы. Но в этом случае стоит учитывать, что будет много отходов материалов.
Эти типы ферм дополнительно подразделяются по углу наклона на три основные группы:
- Если угол составляет 22°-30°, соотношение длины и высоты может составлять 1:5. Этот тип ферм пользуется популярностью в быту в качестве одного из распространенных способов перекрытия небольших и невысоких пролетов. Одним из преимуществ можно назвать незначительный вес конструкции. Для прочих аналогичных конструкций лучше использовать треугольные фермы.
- Пролеты, которые превышают 14 м, рекомендуется дополнительно укреплять раскосами, устанавливаемыми сверху вниз. На самом верхнем слое будет находиться панель длиной от 150 до 250 см. Таким образом, получится конструкция, состоящая из нескольких поясов, количество панелей остается четным.
- Если длина пролета превышает 20 м, разумно применять подстропильные конструкции, которые в качестве вспомогательных элементов будут включать опорные колонны.
Совет
Напоминаем о конструкции фермы типа Polonço, которая устраняет недостатки так называемых продольных балок, что приводит к уменьшению общего веса. Секционная трубчатая ферма состоит из двух или более треугольных систем, которые соединяются с хомутами.
Рекомендация
При длине балки, превышающей 36 м, в расчетах стоит учитывать высоту здания.
Размер рам, которые вы выбираете, должен непосредственно зависеть от характеристик и степени различных нагрузок на конструкцию. Углы наклона балок зависят от используемых балок, однако перекрытие должно точно ему соответствовать. В привычной треугольной решетке угол равен 45°, а для балки этот показатель составляет всего 35°.
Последний шаг в расчетах трубчатой фермы должен определять форму, которая будет характеризоваться расстоянием между сформированными углами. В идеале она должна в полной мере соответствовать ширине панели.
Совет
Все расчеты трубчатой фермы в поперечном сечении должны проводиться так, чтобы даже минимальное изменение высоты привело к повышению несущей способности целой металлоконструкции. Оптимальный угол наклона позволяет избежать скопления снежных масс на крыше. Установка дополнительной арматуры помогает усилить саму балку, что является одним из наиболее признанных методов повышения общей производительности конструкции.
Для определения размеров крыши следует следовать следующим рекомендациям:
- Для сооружений размером 4.5 м следует использовать комплектующие 40х20х2 мм;
- Для объектов, превышающих 5,5 м, лучше всего подходят изделия с размерами 40х40х2 мм;
- Если строение превышает 5,5 м, то целесообразно использовать конструкции, габариты которых составят 40х40х3 мм, но также возможно использование 60х30х2 мм.
Максимально допустимое расстояние от поверхности крыши до любой из опор не должно превышать 1,7 м при измерении угла наклона. Если это требование игнорируется, надежность и прочность конструкции оказывается под угрозой.
Расчет балки из профильной трубы можно выполнить с помощью нашего онлайн-калькулятора.
После определения всех величин с использованием специального оборудования и формул, описанных выше, вы можете получить схему будущей балки из профильной трубы. Далее следует подумать о необходимых сварочных работах, чтобы правильно сварить балку из профильной трубы.
Основные рекомендации по выбору и постройке балки из профильной трубы:
- Выбирая размеры по установленным типам, рекомендуется начать с квадратных или прямоугольных ферм из профильной трубы, которые имеют несколько ребер жесткости, что обеспечит максимальную устойчивость;
- Используйте только качественные изделия, приобретенные у надежных поставщиков. Эти конструкции менее подвержены коррозии и устойчивы к различным климатическим условиям. Габариты и толщина стенок должны соответствовать данным, заложенным в проекте. Важными являются манипуляции, которые обеспечат необходимую несущую способность стропил;
- Для верхнего пояса применяйте многофункциональные уголки двутаврового типа. Стыковка должна выполняться по направлению меньшей стены;
- В качестве соединительных элементов используйте годы, специальные прихватки;
- Для соединения деталей в нижнем поясе предусмотрены равносторонние уголки;
- Всю конструкцию можно соединить с помощью накладных платин различного диаметра.
Колонны располагаются под углом 45°, а стойки должны быть строгими под прямым углом. После завершения первого этапа сборки фермы из сегментных труб можно перейти к свариваемым работам.
Каждый формируемый стык должен проверяться по качеству, так как только он обеспечит необходимую надежность всей конструкции будущего строения. После завершения сварки фермы необходимо обработать антикоррозийными средствами и нанести краску.
