Металлическая ферма 27 метров
Строю для себя гаражик 12м х 25м, перекрыться хочу фермами 12м с шагом через 5м и прогонами через 2м и накрыться сэндвичем. Прикинув вес кровли и снега (180кг/м) получил нагрузку 13т на 1 ферму (2.5т и 10.5т соответственно). Не слабоватую-ли ферму мне выдал SCAD или я не правильно завел параметры?
И что будет плохого, если я сделаю ферму из более массивного профиля? Например оба пояса из профильной трубы 120х4 или 120х6. Перерасход металла не в счет.
Первый вопрос. Вы кто по специальности? Строитель? Или любитель строить? Второй вопрос. Что вам мешает заказать проект специалистам? Денег жалко?
Если так, то делай вместо ферм прокатные балки, вес побольше, но сэкономишь на изготовлении, в итоге будет дешевле, монтаж тоже проще.
При пролетах меньше 15 метров фермы не рациональны.
Ставьте прокатные балки, просчитайте тем же Кристаллом, скорее всего даже по весу получите выигрыш, а уж по трудоемкости изготовления просто несравнимо.
Фермы может и красивше, только вот всего один непровар в раскосе (абсолютно не видимый визуально, ну там рука сварщика дрогнула после вчерашнего) и рухнет вся эта красота на дорогущие машины.
Если нужна эстетика - подшивной потолок с галогеночками
Что такое нагрузка 180кг/м - это уже на погонный м фермы или все-таки 180кг/м2? - тогда 180х5=900кг/м фермы -тогда в узле будет сила 900х2=1800кг? (2-шаг узлов). Откуда узловые нагрузки 2,2т/м в узле - там же сосредоточенная сила и вообще откуда взялось 13т на ферму? Дайте сбор нагрузок - все остальное можно просчитать за 5-15 мин. И нафига тагда будет разговор о перерасходе металла не в счет - если не в счет - заложите тогда трубу 300х14 и вопросы задавать не нужно будет никому.
Я видимо не профессионально объяснился.
Конечно же 180кг/м2 - это вес снега, умножаем на 300м2 получаем 54000кг. Правильно?
Вес сэндвича 150мм - 27кг/м2 х 300м2 = 8100кг
Плюс вес прогонов 35шт х ~100кг = 3500кг
Итого вес самой кровли 11600кг + вес возможного снега 54000кг = 65600кг, делим на 6 ферм, получаем нагрузку ~11000кг на одну ферму, понятно, что на крайние фермы нагрузка будет несколько меньше.
Вот такая арифметика, хелп.
При твоих данных с лихвой хватит фермы из трубы 80х5 для всех элементов (чтобы не заморачиваться). Стенка не меньше 5мм - для того чтобы нормально сварить.
По нижнему поясу еще хорошо бы пробросить связь
П.С. при расчете не забывай задавать несимметричную нагрузку (хотя в данном случае на расчете не сказывается)
П.С. 2 Зачем брать сечения большие чем по расчету? Запас должен быть обязательно, но даже при моих сечениях запас около 50% .
П.С. 3 Если отказываешься от балок в пользу ферм из-за красоты, то предложил бы заморочиться вариантом типа кисловодск или мархи
Сечения элементов выдала программа какие надо (по исходным данным) (5 мм толщина более подходит для удобства сварки)
Если квалификация сварщика сомнительно - узлы можно принять с усилением полосой (варить сложнее но надежнее получается) естественно и раскосы, и пояса одного сечения.
Единственно непонятно почему тип фермы - без уклона.
Предложил бы к рассмотрению двускатную треугольную ферму. С водой и снегом проблем меньше. (эстетически приятнее смотрятся - высота добовляется помещения)
Согласен - прокатные балки более подходят для пролета 12 м и шага в 5 м. (при таком типе фермы)
Расчет и изготовление ферм из профильной трубы
Применив профильную трубу для монтажа ферм, можно создавать конструкции, рассчитанные на высокие нагрузки. Легкие металлоконструкции подходят для возведения сооружений, обустройства каркасов под дымоходы, монтажа опор для кровли и козырьков.
Вид и габариты ферм определяют в зависимости от специфики использования, будь то домашнее хозяйство или промышленная сфера. Важно грамотно выполнить расчет фермы из профильной трубы, иначе конструкция может не выдержать эксплуатационные нагрузки.
Виды ферм
Металлические фермы из трубопроката отличаются трудоемкостью в монтаже, но они экономичнее и легче конструкций из сплошных балок. Профилированная труба, которую изготавливают из круглой путем горячей или холодной обработки, в поперечном разрезе имеет вид прямоугольника, квадрата, многогранника, овала, полуовала или плоскоовальную форму.
Удобнее всего монтировать фермы из квадратных труб.
Ферма – это металлоконструкция, в состав которой входит верхний и нижний пояс, а также решетка между ними.
К элементам решетки относятся:
В соответствии с величиной угла наклона типовые фермы подразделяют на следующие виды:
- Угол от 22 до 30 градусов. Металлоконструкция из профильной трубы для навеса или иной кровельной конструкции имеет соотношение высоты к длине как 1:5.
- для пролетов малой и средней длины чаще всего используют треугольные фермы из труб небольшого сечения – они легкие и при этом жесткие;
- при длине пролета свыше 14 метров, применяют раскосы, установленные сверху вниз, а по верхнему поясу крепят панель длиной 150-250 см, чтобы получить двухпоясную конструкцию с четным количеством панелей;
- для пролетов длиной более 20 метров, чтобы исключить прогиб фермы, требуется установка подстропильной конструкции, связанной опорными колоннами.
Отдельно стоит рассмотреть ферму Полонсо, которая выполнена в виде двух треугольных систем, соединенных между собой через затяжку. Это дает возможность не монтировать длинные раскосы в средних панелях, за счет чего заметно снижается общий вес конструкции.
Основы расчета
Перед тем как рассчитать ферму, необходимо подобрать подходящую конфигурацию крыши, учитывая габариты сооружения, оптимальное количество и угол наклона скатов.
Также следует определить, какой контур поясов подойдет для выбранного варианта крыши – при этом принимаются во внимание все эксплуатационные нагрузки на кровлю, включая осадки, ветровую нагрузку, вес людей, производящих работы по обустройству и обслуживанию навеса из профильной трубы или кровли, монтажу и ремонту оборудования на крыше.
Чтобы выполнить расчет фермы из профильной трубы, необходимо определить длину и высоту металлоконструкции. Длина соответствует расстоянию, которое должна перекрывать конструкция, при этом высота зависит от запроектированного угла наклона ската и выбранного контура металлоконструкции.
Расчет навеса в итоге сводится к тому, чтобы определить оптимальные промежутки между узлами фермы. Для этого требуется рассчитать нагрузку на металлоконструкцию, выполнить расчет профильной трубы.
Неправильно рассчитанные каркасы кровли несут угрозу для жизни и здоровья людей, поскольку тонкие или недостаточно жесткие металлоконструкции могут не выдержать нагрузок и разрушиться.
Поэтому рекомендуется доверить расчет металлической фермы профессионалам, знакомым со специализированными программами.
Если принято решение выполнить вычисления самостоятельно, необходимо воспользоваться справочными данными, в том числе о сопротивлении трубы на изгиб, руководствоваться СНиП.
Правильно рассчитать конструкцию без соответствующих знаний сложно, поэтому рекомендуется найти пример расчета типовой фермы нужной конфигурации и подставить в формулу необходимые значения.
На этапе проектирования составляется чертеж фермы из профильной трубы. Подготовленные чертежи с указанием размеров всех элементов упростят и ускорят изготовление металлоконструкций.
Чертеж с размерами элементов
Рассчитываем ферму из стальной профильной трубы
Рассмотрим, как правильно рассчитать металлоконструкцию, чтобы выполнить каркас кровли или навес из профильной трубы.
Подготовка проекта включает несколько этапов:
- Определяется размер пролета постройки, который требуется перекрыть, выбирается форма крыши и оптимальный угол наклона ската (или скатов).
- Подбираются подходящие контуры поясов металлоконструкции с учетом назначения постройки, формы и размеров крыши, угла наклона, предполагаемых нагрузок.
- Рассчитав приблизительные габариты фермы, следует определить, можно ли изготовить металлоконструкции в заводских условиях и доставить их на объект автотранспортом, или сварка ферм из профильной трубы будет выполнена непосредственно на стройплощадке по причине большой длины и высоты конструкций.
- Далее требуется рассчитать габариты панелей, основываясь на показателях нагрузок при эксплуатации кровли – постоянных и периодических.
- Чтобы определить оптимальную высоту конструкции в середине пролета (Н), используют следующие формулы, где L – длина фермы:
- для параллельных, полигональных и трапецеидальных поясов: Н=1/8×L, при этом уклон верхнего пояса доложен составлять приблизительно 1/8×L или 1/12×L;
- для металлоконструкций треугольной формы: Н=1/4×L либо Н=1/5×L.
- Угол установки раскосов решетки составляет от 35° до 50°, рекомендуемое значение 45°.
- На следующем этапе следует определить расстояние между узлами (обычно оно соответствует ширине панели). Если длина пролета превышает 36 метров, требуется вычисление строительного подъема – обратно погашаемого изгиба, который воздействует на металлоконструкцию при нагрузках.
- На основании измерений и вычислений готовится схема, согласно которой будет вестись изготовление ферм из профильной трубы.
Изготовление конструкции из профильной трубы
Чтобы обеспечить необходимую точность расчетов, используйте строительный калькулятор – подходящую специальную программу. Так вы сможете сопоставить свои и программные расчеты для того, чтобы не допустить большого несоответствия в размерах!
Арочные конструкции: пример расчета
Чтобы сварить ферму для навеса в виде арки, применяя профильную трубу, необходимо правильно рассчитать конструкцию. Рассмотрим принципы расчета на примере предполагаемого сооружения с пролетом между опорными конструкциями (L) 6 метров, шагом между арками 1,05 метра, высотой фермы 1,5 метра – такая арочная ферма выглядит эстетично и способна выдержать высокие нагрузки.
Длина стрелы нижнего уровня арочной фермы при этом составляет 1,3 метра (f), а радиус окружности в нижнем поясе будет равен 4,1 метра (r). Величина угла между радиусами: а=105.9776°.
Для нижнего пояса длину профиля (mн) рассчитывают по формуле:
mн = π×R×α/180, где:
mн – длина профиля из нижнего пояса;
π – постоянная величина (3,14);
R – радиус окружности;
α – угол между радиусами.
В результате получаем:
mн = 3,14×4,1×106/180 = 7,58 м
Узлы конструкции располагают в участках нижнего пояса с шагом 55,1 см — допускается округлить значение до 55 см, чтобы упростить сборку конструкции, но увеличивать параметр не следует. Расстояния между крайними участками требуется рассчитать индивидуально.
Если длина пролета составляет менее 6 метров, вместо сварки сложных металлоконструкций можно воспользоваться одинарной или двойной балкой, выполнив сгиб металлического элемента под выбранным радиусом. В этом случае расчет арочных ферм не требуется, но важно правильно подобрать сечение материала, чтобы конструкция выдерживала нагрузки.
Профильная труба для монтажа ферм: требования к расчету
Чтобы готовые конструкции перекрытий, в первую очередь крупногабаритные, выдерживали проверку на прочность на протяжении всего срока эксплуатации, трубопрокат для изготовления ферм подбирается на основании:
- СНиП 07-85 (взаимодействие снеговой нагрузки и веса элементов конструкций);
- СНиП П-23-81 (о принципах работы со стальными профилированными трубами);
- ГОСТ 30245 (соответствие сечения профильных труб и толщины стенок).
Данные из указанных источников позволят ознакомиться с видами профильных труб и выбрать оптимальный вариант с учетом конфигурации сечения и толщины стенок элементов, конструктивных особенностей фермы.
Навес для авто из трубопроката
Фермы рекомендуется изготавливать из трубопроката высокого качества, для арочных конструкций желательно выбрать легированную сталь. Чтобы металлоконструкции были устойчивы к коррозии, сплав должен включать большой процент углерода. Металлоконструкции из легированной стали не нуждаются в дополнительной защитной окраске.
Полезные советы по монтажу
Зная, как сделать решетчатую ферму, можно смонтировать надежный каркас под светопрозрачный навес или кровлю.
При этом важно учитывать ряд нюансов:
- Самые прочные конструкции монтируются из металлопрофиля с сечением в виде квадрата или прямоугольника за счет наличия двух ребер жесткости.
- Основные компоненты металлоконструкции крепятся между собой с использованием спаренных уголков и прихваток.
- При стыковке деталей каркаса в верхнем поясе требуется использовать двутавровые разносторонние уголки, при этом соединять следует по меньшей стороне.
- Сопряжение частей нижнего пояса крепят с установкой равносторонних уголков.
- Стыкуя основные части металлоконструкций большой длины, применяют накладные пластины.
Важно представлять, как сварить ферму из профильной трубы, если металлоконструкцию требуется собрать непосредственно на строительной площадке. Если нет навыков ведения сварочных работ, рекомендуется пригласить сварщика с профессиональным оборудованием.
Сварка элементов фермы
Стойки металлоконструкции монтируют под прямым углом, раскосы – под наклоном в 45°. На первом этапе нарезаем из профильной трубы элементы в соответствии с размерами, указанными на чертеже. Собираем на земле основную конструкцию, проверяем ее геометрию. Затем варим собранный каркас, используя уголки и накладные пластины, где они требуются.
Обязательно проверяем прочность каждого сварного шва.
От их качества и точности расположения элементов зависит прочность и надежность сваренных металлоконструкции, их несущая способность. Готовые фермы поднимают наверх и крепят к обвязке, соблюдая шаг установки согласно проекту.
Видео
Расчет фермы онлайн калькулятор
При строительстве или проектировании навеса или кровли в качестве несущего элемента часто используется ферма, но мало кто знает, какие задать сечения стержней и рационально ли применять данное сечение. На эти вопросы Вам поможет ответить данный калькулятор фермы.
Ферма может быть как деревянной, так и металлической. В этом калькуляторе представлены два этих материала на Ваш выбор. Их обязательно нужно выбрать на 4 шаге!
При выборе металлической фермы среди сечений можно найти профильные квадратные и прямоугольные трубы, уголок и различные его сечения, швеллер и круглые трубы. При выборе деревянной фермы – круг, квадрат и прямоугольник.
Выберите необходимый вид вашей фермы и нажмите на следующий шаг
Задайте сосредоточенную нагрузку на узлы фермы и нажмите на следующий шаг либо выберите "Задать нагрузку на площадь"
Задайте материал фермы: сталь или дерево. Задайте сечение элементов фермы и класс/сорт материала всех элементов
| № | Расч. усилия, кг | Сечение | Запас, % | Гибкость |
|---|---|---|---|---|
| 1 | > | - > + | > | > ? |
| 2 | > | - > + | > | > ? |
| 3 | > | - > + | > | > ? |
| 4 | > | - > + | > | > ? |
| 5 | > | - > + | > | > ? |
| 6 | > | - > + | > | > ? |
| 7 | > | - > + | > | > ? |
| 8 | > | - > + | > | > ? |
| 9 | > | - > + | > | > ? |
| 10 | > | - > + | > | > ? |
| 11 | > | - > + | > | > ? |
| 12 | > | - > + | > | > ? |
| 13 | > | - > + | > | > ? |
| 14 | > | - > + | > | > ? |
| 15 | > | - > + | > | > ? |
| 16 | > | - > + | > | > ? |
| 17 | > | - > + | > | > ? |
| 18 | > | - > + | > | > ? |
| 19 | > | - > + | > | > ? |
| 20 | > | - > + | > | > ? |
| 21 | > | - > + | > | > ? |
| 22 | > | - > + | > | > ? |
| 23 | > | - > + | > | > ? |
| 24 | > | - > + | > | > ? |
| 25 | > | - > + | > | > ? |
| 26 | > | - > + | > | > ? |
| 27 | > | - > + | > | > ? |
| 28 | > | - > + | > | > ? |
| 29 | > | - > + | > | > ? |
| 30 | > | - > + | > | > ? |
| 31 | > | - > + | > | > ? |
| 32 | > | - > + | > | > ? |
| 33 | > | - > + | > | > ? |
| Ориентировочная масса фермы | > | кг | ||
Порядок работы:
1. Шаг 1. Вид фермы. Выберите необходимый вид вашей фермы и нажмите на следующий шаг
2. Шаг 2. Геометрия фермы.
a. Задайте схему фермы. В данном шаге можно поменять расположение стоек и раскосов для разных длин ферм
b. Задайте пролет фермы L
c. Задайте высоту фермы H либо угол а
d. При необходимости надо задать высоту фермы на опоре H1
e. Нажать на следующий шаг
3. Шаг 3. Нагрузки на ферму. Задайте сосредоточенную нагрузку на узлы фермы и нажмите на следующий шаг либо выберите "Задать нагрузку на площадь" и задайте распределенную нагрузку на 1м2 и шаг между фермами. Сосредоточенная нагрузка P на узел при этом пересчитается.
4. Шаг 4. Сечение и материал фермы.
a. Задайте материал фермы: сталь или дерево
b. Задайте сечение элементов фермы и класс/сорт материала данных элементов (при необходимости можете нажать на кнопку «для всех » и сечение/класс/сорт в 1-ой строке будет продублирован для всех строк)
c. Нажать на следующий шаг
5. Шаг 5. Связи. Согласно рисунку расставить точки раскрепления узлов из плоскости фермы. Раскреплением из плоскости может служить как связь между фермами, так и прогоны
На рисунке видно, что узлы №1 и №3 из плоскости раскреплены прогонами (голубые), узлы №2 раскреплены горизонтальными связями по нижнему поясу (коричневые), а узел №4 ничем не раскреплен
6. Шаг 6. Результат расчета. Нажать на кнопку «Расчет»
Все полученные значения будут сведены в таблицу ниже, в которой вы сможете узнать следующие значения:
1. Расчетные усилия в стержнях фермы (если стержень сжат – значение отрицательное, если стержень растянут – положительное, если значение равно нулю – значит, это нулевой стержень и сечение принимайте конструктивно)
2. Сечение стержней фермы. Рядом с каждым сечением будут кнопки « - » и « + », которыми можно уменьшать либо увеличивать сечение стержня.
3. Запас по прочности/устойчивости (расчет считает с минимальным запасом в 50%). Если запас подсвечен красным и равен нулю – принимать такое сечение нельзя, и надо либо менять схему фермы, либо задавать другое сечение.
4. Гибкость стержня. Немаловажный параметр, который также ограничивает принимаемые сечения стержней фермы. Если гибкость равна «NO» или подсвечена красным – принимать такое сечение нельзя, и надо либо менять схему фермы, либо задавать другое сечение.
5. Ориентировочная масса фермы. При расчете данной величины учтите, что сечение стержней фермы предварительно надо унифицировать (привести к схожим сечениям стержней)
Для справки:
- плотность дерева принята 500 кг/м3
- плотность стали - 7850 кг/м3
- все узлы фермы шарнирные
- опоры фермы – шарнирно неподвижная слева и шарнирно подвижная справа
- при проектировании/строительстве при необходимости обеспечить устойчивость фермы из плоскости путем установки связей между фермами (сделать это можно в шаге №5 "Связи")
- при расчете фермы из уголка, для определения толщины фасонок, можете воспользоваться следующей таблицей:
- при малых пролетах вместо фермы можно использовать балку, предварительно проверив ее на прочность и прогиб
Если данный калькулятор фермы оказался Вам полезен – не забывайте делиться им с друзьями и коллегами ссылкой в соц.сети, а также посмотреть другие строительные калькуляторы онлайн, они простые, но здорово облегчают жизнь строителям и тем, кто решил сам строить свой дом с нуля.
- Добавлена проверка растянутого и нулевого элемента стержня по гибкости
- Добавлена возможность раскрепления узлов фермы из плоскости
2. Добавлена возможность ввода распределенной нагрузки на 1м2
- Добавлена возможность задать точки раскрепления с определенным шагом
Читайте также: