Односкатная крыша из профильной трубы: устройство фермы и кровельного пирога, подготовка и расчет, строительство своими руками

Изготовление

Чтобы конструкция в итоге отличалась прочностью, высоким качеством эксплуатационных свойств, важно производить ее изготовление с соблюдением четкой последовательности необходимых действий

Вот базовые правила, которые необходимо соблюдать для достижения оптимального результата:

Сборка и скрепление элементов фермы производится с помощью прихваток или спаренных уголков;
В создании верхнего пояса участвуют два разносторонних тавровых уголка, стыкующихся между собою наименьшими сторонами;
При создании нижнего пояса используются только равносторонние уголки.
Если ферма очень большая и обладает значительной длиной, то ее элементы соединяются с помощью специальных накладных пластин, а также парных швеллеров для того, чтобы нагрузка на конструкцию распределялась равномерно.
Монтаж раскосов нужно выполнять при соблюдении угла, близкого к 45°, стоек — строго 90°. И те, и другие крепятся с помощью крестообразных равносторонних уголков (или тавровых уголков).
Тавры более всего подходят при изготовлении цельносварных систем.

Только после завершения сборки конструкции с помощью прихваток можно выполнять сварку (ручную или автоматическую), после которой необходимо зачистить все швы. В заключении конструкция полностью подлежит обработке специальным антикоррозийным составом и покраске.

Если при возведении металлической фермы были учтены все вышеописанные правила, то большая вероятность того, что она будет отвечать всем требованиям государственных стандартов и нормам безопасности.

Несущая способность фермы напрямую зависит от ее высоты, и это важно помнить при создании проекта и выполнении чертежей узловых соединений. Трубы из металлопрофиля – наиболее легкий, экономичный и наименее затратный вариант создания конструкций, обладающих высокой прочностью, поэтому именно они стали оптимальным средством для создания стропильных систем больших и малых размеров

Спаренные фермы

Такие системы на стойки и коробки часто монтируют тогда, когда длина пролета превышает 10-12 м. Цельная ферма данном случае будет весить очень много. А это в свою очередь вызовет трудности с ее транспортировкой и установкой на коробку. Поэтому для широких пролетов систему сначала разделяют на два фрагмента, а затем наверху соединяют затяжками и сваркой.

При проектировании и расчете парных ферм следует, помимо всего прочего, учитывать тот факт, что обе их части должны быть абсолютно идентичными. То есть половины не должны делиться на левую и правую. В противном случае при монтаже ферм на коробке здания может возникнуть путаница.

Как сделать своими руками?

Начинается всё с установки столбов. Для опорных частей лучше использовать сталь толще. Должны быть столбы сечением 60 на 60 мм, толщиной стенки не менее 2 мм. Их следует установить под местами будущего расположения ферм.

Для односкатной конструкции величина составляет 1,5 м. Устанавливая столбы, следует углубить их на величину промерзания, то есть на глубину не менее чем 1,2 м. По высоте тоже желательно сразу определиться, установив их с учётом будущего уклона.

Когда столбы установлены, связывают общую конструкцию в единый металлический каркас. Для этого используют профтрубу, которая шла на столбы, но толщина стенки должна быть большая, порядка 3 мм. Когда каркас связан воедино, начинают строить фермы.

Изначально делают шаблон. Это первая, эталонная ферма под навес. Для неё мы будем брать профтрубу сечением 30 на 30 мм, толщиной стенки не менее полутора мм. Сильно тяжёлую брать тоже не надо, поскольку равномерно распределив фермы, мы сможем обеспечить прочность даже со сталью, толщиной до 2 мм.

Чтобы определить угол наклона фермы, необходимо в пропорции, нарисовать прямоугольную конструкцию. То есть, мы, зная примерную ширину будущего навеса, откладываем необходимую величину подъема фермы с одной из сторон, и получаем прямоугольный треугольник.

Фермы для навеса своими руками

Таким образом, мы сможем рассчитать гипотенузу, исходя из школьного курса знаний. Получив основные части, добавляют к элементам конструкции минимальную сторону нашей трапеции, после чего выполняют сварные работы. Рекомендовано выполнять сварочные работы на небольшие прихватки.

Это поможет в случае некорректного расчёта избавиться от сварочного шва. Когда мы сварили основной каркас фермы, рекомендовано выполнить примерку

Мы должны поднять его на металлический каркас основы, обратить внимание на угол наклона

Если нас всё устраивает, снимаем ферму, тщательно завариваем все швы, завариваем открытые стороны профильной трубы, чтобы в зимнее время года сюда не попадала вода и металл не деформировался. Далее, эту ферму снимают, после чего выполняют разделение двух частей на равные доли и проваривают поперечины.

Для работы потребуется качественный сварочный инвертор, специальная машинка, позволяющая пилить металл под углом. Многие обходятся покупкой станины для болгарки, что тоже можно использовать в работе. Когда эталонная часть готова, изготавливают все последующие части.

Затем, устанавливают первую и последнюю сторону, натягивают нитку, производят установку всех частей. То есть, все элементы должны находиться в одной плоскости. Когда общий каркас готов, выполняют сварные работы по установке обрешётки. Здесь может быть использована профтруба 20 на 20 мм, которая свяжет фермы воедино. В дальнейшем к этой трубе, включая сами фермы, мы будем прикручивать поликарбонат или профлист.

Виды деревянных ферм

Подобные конструкции могут использоваться не только при строительстве крыш, раньше, например, они использовались при строительстве мостов. Но, учитывая восприимчивость дерева к влаге и воздействию насекомых (несмотря на все защитные пропитки), в последнее время они используются главным образом именно для устройства крыши, или в качестве перекрытий между этажами в частном строительстве.

Что же касается классификации, то по назначению можно выделить:

деревянные стропильные фермы – их можно собрать на земле, а потом просто поднять и закрепить на уже почти готовом доме. Это очень удобно и сокращает время строительства;
фермы-перекрытия – в этом случае они используются в роли перекрытия между этажами.

Есть определенные отличие и в форме конструкции, можно выделить такие типы как:

с параллельными поясами – используются для устройства перекрытия между этажами;

треугольные – при строительстве частных домов каркас крыши состоит из нескольких треугольных ферм, соединенных поверху деревянным брусом;
прямоугольные фермы могут использоваться для устройства крыши с небольшим уклоном;
возможны варианты с трапециевидным очертанием, а также с искривленным верхним поясом.

На схеме представлены разные варианты очертания верхнего пояса

Как правило, ферма из дерева изготавливается либо из деревянного бруса, либо из достаточно широких досок (если нагрузка будет главным образом вертикальной).

Но возможны и другие варианты:

Схема узла из фанерных труб

Изготовление стропильного изделия

При изготовлении системы из ЛСТК главные связки выполняют, прихватывая трубы двойными уголками.

К верхнему поясу перемычки и раскосы монтируют с помощью уголков с неравными сторонами, стыкуя их по короткой стороне.

Детали нижнего пояса тоже стыкуют уголками с неравными сторонами. Главные элементы соединяют с помощью накладных пластин.

Рассмотрим подробнее изготовление ферм из профильной трубы сварным методом.

Если вы не знаете, как сварить ферму из профильной трубы, потому что вообще никогда не имели дела со сваркой, то придется обратиться к специалисту, так как стропильная ферма — не та конструкция, на которой можно «набивать руку». От качества швов на стропильной ферме зависит прочность кровли.

Фермы лучше изготавливать из прямоугольных или квадратных труб, так как имеющиеся у них ребра обеспечат конструкции хорошую устойчивость.

Стропильную ферму нужно изготавливать только из стали, устойчивой к окислению и другим агрессивным атмосферным факторам.

Толщина металла и сечение трубы должны соответствовать параметрам, заложенным в проекте. Соблюдение этих условий обеспечит стропильной конструкции нужную несущую способность.

Каждый сварочный шов проверяют на качество, поскольку именно от него будет зависеть надежность будущей конструкции.

Видео:

Когда сварка ферм из профильной трубы закончится, останется только обработать швы антикоррозийным составом и покрыть их краской.

Этапы сваривания кровельной системы из металлических профильных труб:

выравнивают верхний и нижний пояс;
вваривают между поясами перемычки;
на конструкцию из двух поясов и расположенных к ним под углом 90о перемычек приваривают раскосы — отрезки трубы, срезанные под углом.

Первую ферму можно использовать как шаблон для изготовления остальных.

Совет: резать металлопрофиль под углом удобнее всего с помощью резочного станка. Такое устройство можно взять напрокат или сделать самостоятельно из болгарки.

При небольшом объеме работ, например, при изготовлении системы для навеса или ворот, резать металлопрофиль можно просто болгаркой.

После завершения сварки остается только поднять конструкцию наверх и закрепить по верхней обвязке согласно размеченным линиям.

Для подъема системы из профильных труб на высоту придется использовать подъемные механизмы: кран или лебедку. Стропы закрепляют в узлах верхнего пояса в 2 или 4 местах.

Для временного закрепления ставят парные расчалки под углом к горизонту не больше 45о. Затем трубы приваривают к колоннам, предварительно проверив вертикальность системы.

Сваривание труб из металлопрофиля – еще одна актуальная тема. Для соединения металлопластиковых труб можно использовать ручную, дуговую и газовую сварку.

Видео:

Так как профильные трубы делают из углеродистой и низколегированной стали (нержавейку используют редко), сваривать их можно по обычным технологиям.

Любые виды решетчатых конструкций, в том числе и кровельные фермы, изготавливают из стали толщиной не более 1 см. Длина соединений не должна превышать 40 см.

Сварные соединения фермы по-разному расположены в пространстве, поэтому сварку удобно выполнять полуавтоматом со шлангом, проволокой, заполненной флюсом, или проволокой с самозащитой.

В индивидуальном строительстве используют ручную сварку отдельными электродами. Автоматическое сваривание использовать не экономично.

В серийном изготовлении используют контактную точечную сварку с увеличением давления. Специалисты не рекомендуют выполнять соединение прерывистым способом.

Первым делом варят стыковочные швы, а затем угловые. Такой порядок позволяет избежать напряжения металла в узле.

Если швы расположены поблизости друг от друга, то перед выполнением второго шва нужно охладить металл для предупреждения пластических деформаций.

Узлы сваривают, начиная от середины. В начале накладывают швы большего сечения, затем меньшего. Каждый элемент системы прихватывают с двух сторон.

Длина соединения не должна быть меньше 3 см, катет соединения — не меньше 0,5 см. Прихваты и сварной шов должны быть выполнены из одного материала — это нужно для постоянства напряжения металла в шве.

Видео:

Строительные технологии быстро развиваются. Еще недавно здания строили только из камня или дерева, сейчас же востребованы сооружения, которые можно возвести максимально быстро.

Это можно сделать, используя профилированные трубы из металла и современные материалы: поликарбонат, пластик, профилированный лист, плитные утеплители.

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.

Бесплатные экскурсии на День города Москвы в году

День города: столичные музеи откроют двери для всех посетителей по бесплатным билетамОб этом сообщил генеральный директор агентства «Мосгортур» Василий Овчинников.

В честь празднования 871-летия столицы горожане и гости Москвы могут бесплатно посетить 81 музей и выставочный зал.

Среди них будут Музей Москвы, Дарвиновский музей, Музей космонавтики, Дом-музей Марины Цветаевой, усадьба …

Ко Дню города: москвичи смогут попасть на выставки музеев по картамНесколько интереснейших маршрутов будут доступны москвичам к 8 к празднованию Дня города (Москве исполняется 871 год) в столице разработали карту, которая включает в себя маршруты по выставкам музеев. Как стало известно, систему создал департамент культуры совместно с агентством…

Куда сходить в Москве на День города? Бесплатные мероприятия 8 и 9 сентября8 сентября Москва празднует свое города москвичи отметят 8 и 9 сентября. Московские власти подготовили насыщенную развлекательную программу. Двухдневные гуляния начнутся со спортивного праздника в «Лужниках» и соревнований цветоводов-любителей и завершатся фейерверками в парках. Гор…

Авторские экскурсии впервые состоятся в столичном зоопаркеЭкскурсии будут проходить в субботу, 8 экскурсии можно будет посетить в Московском зоопарке, которые приурочены ко Дню города. Сообщается, что программу экскурсий готовили волонтеры. Для того, чтобы попасть на экскурсию, требуется предварительная регистрация, заявили представител…

Бесплатные экскурсии ждут москвичей и гостей столицы в День городаБесплатные экскурсии проведут в столице в честь 871-летия города, на 8 и 9 сентября запланировали 150 познавательных прогулок – Москва 24

8 и 9 сентября жители и гости Москвы смогут бесплатно посетить более 80 музеевНа официальном интернет-портале мэра и правительства Москвы размещена информация о том, что 8-го и 9-го сентября в рамках празднования 871-летия города жителям и гостям столицы будут предоставлена возможность бесплатно посетить 81 музей и выставочный уточняется в сообщении московских властей…

Более 80 музеев станут бесплатными 8 и 9 сентябряМосквичи смогут бесплатно посетить 81 музей в честь Дня города 8 и 9 сентября, многие площадки подготовили специальную программу – Москва 24

Мобильное приложение запустили для посетителей Музея космонавтикиПилотный проект «Иду в музей» подготовили сотрудники Департамента информационных посетителей Музея космонавтики, который находится около основания монумента «Покорители космоса», разработано специальное мобильное приложение с интерактивными экскурсиями, аудиогидом и умной картой навиг…

Горожан пригласили посетить экскурсию «Хмельная столица»В начале осени Городское экскурсионное бюро Музея Москвы совместно с проектом МосПромАрт при содействии Компании Capital Group организует исследовательские и популяризаторские прогулки, посвященные промышленному наследию столицы и, в частности, той отрасли производства, которая отвечала за качествен…

Пример расчета металлической фермы из профильной трубы ↑

Расчет такого изделия предполагает:

определение точной высоты (Н) и длины (L) металлической конструкции. Последняя величина в точности должна соответствовать длине пролета, то есть расстоянию, перекрывающему конструкцию. Что же касается высоты, то она зависит от спроектированного угла и особенностей контура.

В треугольных металлоконструкциях высота составляет 1/5 или ¼ часть длины, для остальных типов с прямолинейными поясами, к примеру, параллельными или полигональными – 1/8 часть.

Угол раскосов решетки колеблется в пределах 35–50°

В среднем он составляет 45°.
Важно определить оптимальное расстояние от одного узла до другого. Обычно искомый промежуток совпадает с шириной панели

Для конструкций, длина пролета в которых больше 30 м, необходимо дополнительно рассчитать строительный подъем. В процессе решения задачи можно получить точную нагрузку на металлоконструкцию и подобрать правильные параметры профильных труб.

Расчет арочной фермы ↑

Изготовление арочных ферм также требует точных расчетов. Это связано с тем, что возложенная на них нагрузка распределится равномерно, только если созданные дугообразные элементы будут иметь идеальную геометрию, то есть правильную форму.

Рассмотрим подробнее, как создать арочный каркас для навеса с пролетом в 6 м (L). Расстояние между арками примем в 1,05 м. При высоте изделия в 1,5 метра архитектурная конструкция будет смотреться эстетично и сможет противостоять высоким нагрузкам.

При расчете длины профиля (mн) в нижнем поясе пользуются следующей формулой длины сектора: π •R•α:180, где значения параметров для данного примера в соответствии с чертежом равны соответственно: R= 410 см, α÷160°.

После подстановки имеем:

3,14•410•160:180 = 758 (см).

Узлы конструкции следует расположить на нижнем поясе на расстоянии 0,55 м (с округлением) друг от друга. Положение крайних рассчитывают индивидуально.

В случаях когда длина пролета меньше 6 м, сваривание сложных металлоконструкций часто заменяют на одинарную либо двойную балку, согнув металлический профиль под заданным радиусом. Хотя при этом необходимости в расчете арочного каркаса нет, однако правильный подбор профилированной трубы по-прежнему остается актуальным. Ведь от ее сечения зависит прочность готовой конструкции.

Плюсы и минусы

Профильная труба, помимо прочего, хороша универсальностью и надёжностью

Металлическая профильная труба — универсальное изделие, применяемое для изготовления всевозможных конструкций. Её популярность обусловлена множеством положительных свойств:

Универсальность использования. Такие изделия можно применять для любых построек. Есть множество видов профильной трубы, её используют везде – от элементов декора помещений до мощных несущих конструкций. Распространено её использование в качестве нагрузочно-декоративных частей дизайна, таких как ножки стола, перила, видимый каркас мебели.
Пластичность и лёгкость. Эти свойства дают возможность при необходимости согнуть элемент конструкции. Для этого нужен только трубогиб. Используют механические, электрические и гидравлические устройства – их выбирают с учётом бюджета, задач, которые нужно выполнить, и объёма работ.
Стоимость материала. Металл – доступный и прочный материал. Его стоимость окупается продолжительным сроком службы и эффективностью использования.
Надёжность. Изготовленные из профтрубы конструкции могут выдержать значительные нагрузки длительное время.
Разнообразие изделий. Можно подобрать и использовать трубу подходящих для вас параметров.
Простота устройства конструкций. Удобная и простая форма и монолитная структура упрощают как перевозку, так и использование материала.
Длительный срок службы. При качественном монтаже и правильном уходе детали из профильной трубы способны служить не один десяток лет.
Стойкость к повреждениям. Хотя металл и боится коррозии, он прекрасно противостоит механическим повреждением. Кроме того, в наше время существует множество составов для защиты материала от воздействия окружающей среды.
Стойкость к воздействию температур. Металлические конструкции нормально функционируют почти без изменения своих технических характеристик даже при очень высоких или низких температурах.
Могут использоваться вместо арматурных элементов. Прочность и надёжность профильной трубы позволяют использовать ее даже при возведении мостов и башен.

Но, помимо множества положительных свойств, профильная труба имеет и недостатки:

Сложность в изготовлении.
Не имеет защиты от атмосферных воздействий и коррозии (но можно приобрести более дорогие оцинкованные профильные трубы).
Её всё же сложнее гнуть, чем круглую трубу, но, как говорилось выше, с помощью специальных приспособлений можно решить эту проблему.