Что такое ферма для односкатных крыш и как ее правильно сконструировать?

Подготовительные работы

Самое необходимое для создания навеса из профильных труб — правильно составленный чертёж, вмещающий точные размеры, пропорции и детали. Чтобы его составить, необходимо следовать пошаговой инструкции по выполнению.

Чтобы составить схему будущего каркаса, в первую очередь, нужно определиться с местом постройки. Оно играет ключевую роль, ведь от расположения конструкции зависит выбор ресурсов и материалов для осуществления кровли и сооружения дополнительных опор и крыши. Лучшим решением будет отдать предпочтение ровной и стабильной поверхности, не подвергающейся движениям грунта, либо возвышенности без крутых склонов.

Самое нежелательное место для постройки навесов — низина и склон. Всё из-за больших скоплений воды, образующихся после дождя или наводнений. Естественно, они негативно влияют не только на комфорт прибывания, но и на прочность конструкции, подвергая их коррозии. Чтобы избавиться от данной проблемы, необходимо соорудить канализацию, что увеличивает финансовые и временные затраты.

Идеальное место для создания навеса

Дальше следует этап разработки чертежа для конструкции. Схемы могут создаваться как вручную, так и с помощью приборов и искусственного интеллекта. Чтобы соблюсти все точности и подробно изучить подводные камни, рекомендуется составлять чертёж на месте будущей постройки.

Чтобы правильно составить схему навеса из профильных труб, необходимо учесть следующие технические и физические параметры:

Угол наклона ската кровли: данное математическое значение учитывает общий наклон крыши и нагрузки, которые она может выдержать. Формула вычисления индивидуально практически для каждого типа кровли:

Длина стропильной дуги: данная величина рассчитывается исключительно для криволинейных систем кровли, совмещая в себе длину стропильной дуги и ширину навеса. Формула вычисления выглядит следующим образом:

           L=1.6*(b+h/2)

Сечение: необходимо для точного представления о фигуре, её частях и деталей. Играет одну из главных ролей при составлении чертежа, так как в зависимости от данного параметра рассчитывается ширина навеса и подбираются трубы для стоек.

Важный момент:

для создания откосов используются трубы меньшего сечения. Это позволяет сэкономить на закупке крупных моделей.

Теперь идёт расчёт технических параметров для создания навесов из профильных труб. Естественно, для каждого дома они индивидуальные, поэтому за основу необходимо брать конкретный результат, наиболее схожий с тем, что будет выполняться далее. Усреднённые технические параметры на примере дома шириной 10х7 представлены далее:

• Ширина навеса: при желании, его можно выполнить во все стены, при этом, вылет лучше оставить чуть короче. В итоге получается пропорции 10х7.
• Высота краёв: лучше всего сделать высокие окончания длиннее нижних, так как в этом случае удастся достигнуть баланса в распределении опорных свойств. Оптимальное значение для первых — 2.7мм, для вторых — от 3.8 до 3.9мм.
• Шаг между стропилами и стойками: в данном случае работает закономерность — чем массивнее материал для кровли, тем данное значение меньше. Усреднённые величины данного параметра варьируются от 110 до 190 см. 

Широкий металлический навес

Единственный физический параметр, на который стоит обратить внимание при составлении чертежа — ветровые и снеговые нагрузки на конструкцию во время осадков. Чтобы рассчитать предельное значение прочности навеса, необходимо воспользоваться географическими и геологическими картами

По ним можно определить продолжительность, обильность и ширину осадков.

Последний момент подготовительного этапа — расчёт финансовых издержек из-за проблем с монтажом или брака материала. Итоговый процент потерь составляет от 4 до 10%.

Разнообразие металлических ферм из трубы

Как правило, для изготовления ферм из профильной трубы применяют металлический профиль. Его форма бывает овальной, круглой, квадратной, но чаще всего используется прямоугольная профильная труба.

По строению конструкции из профильной трубы делятся на два типа: структурные элементы каркаса могут фиксироваться в одной плоскости; ферма может быть сложена из нижнего и верхнего поясов.

Кроме того, классификация ферм из прямоугольных труб основывается на таких факторах, как уровень нагрузки на профиль, угол наклона элементов, общий уклон конструкции, длина отдельных пролетов, а также характер расположения перекрытий.

Исходя из этих параметров, все типовые фермы из профильной трубы состоят из таких групп:

Фермы, угол уклона которых достигает порядка 22-30º. Чтобы такая конструкция была устойчивой, ее высота должна равняться 1/5 доли длины изделия или быть несколько меньше. Как правило, эту норму берут за основу при расчете необходимой высоты конструкции, то есть заданную длину изделия просто делят на 5. Предпочтительна такая разновидность фермы, если конструкция должна быть максимально облегченной. Если предполагаемая длина строения будет более 14 метров, то положение раскосов в конструкции фермы из профильной трубы для навеса будет вертикальным. Главное здесь — сделать правильный расчет навеса, учесть все нюансы. На верхнем ярусе фиксируются куски профиля длиной 150-250 см. В результате весь каркас будет состоять из двух поясов, с количеством панелей, кратным двум

Обратите внимание на тот факт, что если ферма имеет очень большую длину – более 20 метров, понадобятся дополнительные опорные столбы, которые будут поддерживать стропильную систему и позволят перераспределить нагрузку по всей конструкции. Нередко для сооружения каркаса для перекрытий пользуются схемой фермы Полонсо

Она представляет собой треугольную конструкцию, соединение в которой имеет форму затяжки. При ее сооружении раскосы получаются не очень длинными, что существенно облегчает массу всей фермы. Благодаря этому качеству, фермы из профильной трубы Полонсо применяют довольно часто.
Уклон кровли на ферме достигает показателей в 15-22º. Данный тип сооружения предпочтителен для строений, длина которых не превышает 20 метров. По высоте такая конструкция не должна превышать 1/7 части длины строения. Если же потребуется увеличить высоту фермы, то ее нижний пояс должен состоять из ломаных сегментов.
Каркасы с общим уклоном не более 15º. Как правило, если речь идет о такой разновидности фермы, то ее изготавливают в форме трапеции. Исходя из назначения постройки, а также угла укладки кровли, высоту конструкции владелец определяет самостоятельно. Отталкиваться следует от показателей между 1/7 и 1/12 частью длины постройки. Каркас под кровлю в форме трапеции изготавливают с применением панелей из металла, длина которых должна быть в пределах 1,5-2,5 метра. Если чертеж фермы из профильной трубы не предусматривает устройство подвесного потолка, то вместо раскосов можно воспользоваться треугольной решеткой.

По форме фермы из стальных профильных труб можно разделить на:

• прямые;
• арочные;
• односкатные и двускатные.

Наиболее востребованным и часто применяемым типом ферм из стального профиля являются арочные. Их конструкция довольно прочна и эффективна, к тому же, такую ферму можно перекрыть листами поликарбоната. Однако чтобы добиться максимально равномерного распределения нагрузки на профиль арочной фермы, следует тщательно провести расчеты. Для сооружения ферм арочного типа могут применяться как одиночные профильные трубы, так и предварительно сваренные вместе.

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:

1. выравнивают верхний и нижний пояс;
2. вваривают между поясами перемычки;
3. 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.

Выбор материалов и инструментов для работы

Первое, на что стоит обратить внимание при выборе инструментов для создания навесов из профильных труб — размеры. Для основных деталей и приборов для работы минимальное соотношение размеров составляет 78х78, для дополнительных — 42х22

Каркас желательно купить готовый, но всё же можно установить и изготовить самостоятельно. Необходимо обязательно покрыть конструкцию защитной краской, чтобы избежать влияния коррозии.

Список необходимых инструментов для создания навеса из профильных труб выглядит следующим образом:

• Ресурсы для монтажа: песок, щебень, цемент.
• Трубы для возведения каркасов
• Сварочный и монтажный аппарат
• Дрель, болгарка, шуруповёрт.
• Болты, саморезы, гайки.

Выбор профильных труб для изготовления ферм

Подбирая трубы для обустройства крупногабаритного навеса из профильной трубы, необходимо изучить следующие стандарты:

• СНиП 01.07-85, в котором описана зависимость между степенью нагрузок и весом составляющих элементов конструкции;
• СНиП П-23-81, описывающий методику работы со стальными деталями.

Можно рассмотреть обустройство конструкции на примере пристенного навеса размерами 4,7х9 м, опирающийся на наружные стойки спереди, а сзади прикрепленный к зданию. Подбирая угол наклона, лучше всего остановиться на 8-градусном показателе. Изучив стандарты, можно узнать уровень снеговой нагрузки в регионе. В данном примере односкатная крыша из профильной трубы будет подвергаться нагрузке, составляющей 84 кг/м2.

Одна 2,2-метровая стойка из профильной трубы имеет вес около 150 кг, а степень нагрузки на нее получается около 1,1 тонны. Учитывая степень нагрузки, придется подбирать прочные трубы – стандартная круглая профильная труба с 3-мм стенками и диаметром 43 мм здесь не подойдет. Минимальные размеры круглой трубы должны составлять 50 мм (диаметр) и 4 мм (толщина стенки). Если в качестве материала используется труба диаметром 45 мм и толщиной стенки 4 мм. Используя такой материал, может быть сделана и калитка из профильной трубы своими руками, которая будет достаточно надежной и долговечной.

Заключение

Собрать навес из профтрубы своими руками не так уж сложно. Для успешной работы необходимо грамотно спроектировать будущую конструкцию и ответственно подойти к каждому этапу реализации проекта – и тогда в результате получится надежная конструкция, способная простоять долгие годы. 

Технические особенности каркасов

Для того чтобы подробно описать характеристики навесов из профильных труб, необходимо составить определение понятию “навес”

Он представляет собой малую архитектурную форму, зачастую выступает в роли составляющей крытого участка, при этом, имеет важное архитектурное, либо декоративное значение. Главное предназначение навесов — защита определённой территории от осадков и внешних влияний окружающей среды

Высокая устойчивость к биологическим, физическим и химическим воздействиям позволяет металлопрофилю не только серьёзно отличаться от других материалов по функциональности, но и быть довольно выгодным при пользовании и массовом потреблении. Все виды каркасов, возводимые из данного материала, легко поддаются монтажу и сечению.

Типы каркасов

Навес, пристроенный к дому

Типы навесов из профильных труб характеризуются по типу строительных систем. Их существует всего 2: опорная и стропильная. Их подбор осуществляется в зависимости от расположения каркаса относительно других участков и строений. Всего существует 3 типа навеса:

1. Пристроенные: образуется путём присоединения к одной или нескольким стенам действующего здания с целью повышения защиты, жёсткости и срока эксплуатации. При возведении необходимо создание дополнительных опор и ферм, обеспечивающих связь с точкой опоры. Применяются при оборудовании террас, веранд, автостоянок, кафе.
2. Консольные: уникальность данных конструкций заключается в отсутствии опор. Их аналогом выступает дополнительная фиксация навеса, образующаяся путём крепления к стене. Не имеют большого круга применения, так как годятся только для каркасов и козырьков небольшого размера.
3. Отдельно стоящие виды: точка опоры для них — один навес-зонтик, либо несколько некрупных стоек. Имеют наибольшее применение среди всех видов: игровые, детские, спортивные площадки, общественные парковки, автобусные остановки, павильоны.

Другой фактор, определяющий разделение каркасов по типам — стропильные системы. По их разновидностям, выделяют 4 вида навесов:

1. Односкатные: идеально подходит для ручной работы, так как не требует большого количества расчётов и вычислений, специального оборудования для изготовления. Для возведения конструкций могут применяться любые материалы и системы монтажа. Наибольшее предпочтение, всё же, отдаётся стропильным системам, собранным на основе скрепления ферм в виде прямоугольного треугольника.
2. Двускатные: требует больше расчётов чем односкатные типы, однако, при правильных вычислениях, идеально подвергается монтажу. Для улучшения прочности конструкции, необходимо установить коньки и фермы. Конечный каркас имеет форму правильного равностороннего треугольника.
3. Шатровые: представляют собой сложную систему соединения опор и ферм, требующую идеальных расчётов и вычислений. В противном случае конструкция имеет все шансы развалиться, так и не поступив в пользование. Наиболее важный процесс при монтаже данного типа — кровля. Она выполняется путём точной нарезки нужного материала с применением нужных элементов, ресурсов и технологий для укрепления.
4. Арочные: невероятно затратные в плане ресурсов и трудоёмкости в ходе личного изготовления. Самостоятельное изготовление возможно только при наличии необходимых инструментов и нужных навыков изготовления и формирования профильных труб. Кровля обязует применять гибкие материалы, чтобы добиться нужной формы конструкции. В основном, монтаж осуществляется с помощью оборудования, своими руками его осуществить очень сложно.

Важно знать:

при выборе кровли нужно обращать внимание на обтекаемость и сход осадков. Необходимо добиться такой формы конструкции, чтобы при дожде не образовывались лужи, а при снегопаде снег не давил на опоры и падал на землю

Этап III. Рассчитываем внутреннее напряжение ферм

Самое важное и ответственное задание – это правильно произвести расчет фермы из профильной трубы и подобрать нужный формат внутренней решетки. Для этого нам понадобится калькулятор или подобное ему другое программное обеспечение, а также некоторые табличные данные СНиПов, которые за это:

• СНиП 2.01.07-85 (воздействия, нагрузки).
• СНиП п-23-81 (данные по стальным конструкциям).

По возможности ознакомьтесь с этими документами.

Форма крыши и угол наклона

Ферма нужна для какой конкретно кровли? Односкатной, двускатной, купольной, арочная или шатровой? Самый простой вариант, конечно же, это изготовление стандартного односкатного навеса. Но и достаточно сложные фермы вы также способны рассчитать и изготовить самостоятельно:

Стандартная ферма состоит из таких важных элементов, как верхний и нижний пояс, стойки, раскосы и вспомогательные подкосы, которые еще называют шпренгелями. Внутри ферм располагается система решеток, для соединения труб используется сварные швы, клепки, специальные парные материалы и косынки.

И, если вы собираетесь изготовить сложную по форме крышу, то такие фермы станут для нее идеальным вариантом. Их очень удобно изготавливать по шаблону прямо на земле, и только потом поднимать наверх.

Чаще всего при строительстве небольшого дачного домика, гаража или бытовки применяются так называемые фермы полонсо – особая конструкция треугольных ферм, соединенных затяжками, и нижний пояс здесь выходит приподнятым.

По сути, в этом случае, чтобы повысить высоту конструкции, нижний пояс делают ломаным, и он тогда составляет 0,23 от длины полета. Для внутреннего пространства помещения очень удобно.

Итак, всего есть три основных варианта изготовления фермы в зависимости от наклона крыши:

• от 6 до 15°;
• от 15 до 20°;
• от 22 до 35°.

В чем разница спросите вы? Например, если угол конструкции будет небольшой, всего до 15°, тогда фермы рационально делать трапециевидной формы. И при этом вполне можно уменьшить вес самой конструкции, беря в высоту от 1/7 до 1/9 от от общей длины полета.

Т.е. руководствуйтесь таким правилом: чем меньше вес, тем больше должна быть высота фермы. А вот если мы вас будет иметь уже сложную геометрическую форму, тогда нужно выбрать другой тип фермы и решеток.

Виды ферм и формы крыши

Вот пример конкретных ферм для каждого вида крыши (односкатной, двускатной, сложной):

Давайте разберемся с видами ферм:

• Треугольные фермы – классика изготовления основы для крутых скатов крыши или навесов. Сечение труб для таких ферм нужно подбирать с учетом веса кровельных материалов, а также эксплуатации самой постройки. Треугольные фермы хороши тем, что обладают простыми формы, просты в расчете и исполнении. Их ценят за подкровельное обеспечение естественным светом. Но отметим и недостатки: это дополнительные профили и длинные стержни в центральных сегментах решетки. А также здесь вам придется столкнуться с некоторыми сложностями при сварке острых опорных углов.
• Следующий вид – полигональные фермы из профильной трубы. Они незаменимы при сооружении больших площадей. Сварка у них уже более сложной формы, а поэтому для облегченных конструкций их не проектируют. Зато такие фермы отличаются большей экономией металла и прочностью, что особенно хорошо для ангаров с большими пролетами.
• Прочной считается также ферма с параллельными поясами. Отличается от других такая ферма тем, что у нее все детали – повторяющиеся, с одинаковой длиной стержней, поясов и решеток. То есть здесь минимум стыков, а поэтому рассчитывать и варить такую из профильной трубы проще всего.
• Отдельный вид – это односкатная трапециевидная ферма с опорой на колонны. Такая ферма идеальна, когда необходима жесткая фиксация сооружения. У нее есть уклоны (раскосы) по боковым сторонам и отсутствуют длинные стержни верхней обрешетки. Подходит для крыш, которым особенно важна надежность.

Преимущества и недостатки для частного строительства

Прочные металлические фермы сегодня активно применяются в строительстве частных домов и промышленных зданий. И совсем не обойтись без такой надежной строительной системы в возведении складских помещений, спортивных сооружений, торговых комплексов и павильонов для выставок, а еще для строительства офисных многоэтажных зданий. Что неудивительно, ведь металлические фермы особенно хороши, когда нужно перекрывать большие пролеты.

Фермы из металлической трубы имеют массу ценных преимуществ перед другими:

• Устойчивость к деформациям при нагрузках.
• Небольшой вес благодаря полым конструкциям.
• Доступная стоимость для частного строительства.
• Возможность возведения безопасных сложных конструкций без потери прочности.
• Высокая пожаробезопасность.
• Долговечность, прочность и надежность.

С конструктивной точки зрения использование ферм даже более предпочтительно, чем балки. Ведь при меньшем весе те выдерживают куда серьезнее нагрузки, чем при использовании обычных двутавров и швеллеров. При этом фермы еще и менее металлоемкие.

В какой-то мере металлические фермы служат аналогом стальных балок, но куда более экономичны в плане расхода материала. При этом их эффективность сравнима. А отличие металлической фермы от просто собранных вместе стропил в том, что готовая ферма отлично работает на растяжение и сжатие.

А, в отличие от деревянных стропил, металлические не гниют, не плесневеют, не разрушаются грибками или насекомыми. Их намного сложнее сломать тонной снега. Кроме того, собирают такие стропила быстрее, чем из других материалов.

Что в итоге

Козырек из профлиста над крыльцом — стандартная и очень популярная конструкция. Его ставят, чтобы защитить вход в дом от дождя и снега, а также визуально выделить входную группу на фоне стены дома.

Козырьки бывают односкатными, двускатными, арочными и шатровыми. У всех конструкций есть свои преимущества, но чаще всего используют двускатные и арочные варианты. Кроме того, каркас козырька можно сделать из металла или дерева. Металлический надежнее и изящнее, деревянный экологичен и делается без сварки.

Сделать козырек из профнастила своими руками несложно, хотя желательно посчитать снеговую нагрузку, поскольку она может быть очень существенной. В остальном все просто: нарезать детали по чертежу, сделать каркас, закрепить его на стену и уложить на крышу профнастил.

Главное — точно следовать инструкции, и тогда у вас все получится.

Читайте по теме:

Односкатный навес из профлиста

Подробная инструкция, как сделать отдельно стоящий односкатный навес из металлопрофиля — с чертежами, схемами и пошаговым руководством по монтажу.

Навес для авто из металлопрофиля

Подробно рассказываем, как построить навес для машины из металлопрофиля и профнастила: от выбора марки и покрытия профнастила до чертежей и поэтапного руководства по монтажу конструкции.

Пластиковый профлист для навесов

Прозрачная крыша у навеса — это стильно и практично. Узнайте, какой вид и производителя пластикового профнастила лучше выбрать, как укладывать профнастил из пластика на кровлю, каковы его характеристики и сколько он стоит.

Похожие записи:

Выбираем сварочный аппарат для дачи: недорогой, но производительный Баня с электрокаменкой: строительство, отзывы, особенности Кто построил московский кремль Коммунальные услуги: что входит в оплату жкх Недостатки (мифы и реальность) домов из мини бруса Что нужно знать о пожарных выездных плановых проверках