Расчет треугольной фермы из профильной трубы

Навес во дворе, гармонично сочетающийся с основным строением и придомовой территорией

Конструкционные особенности ферм

Фермы применяются для соединения опор для навесов, остановок, летних кафе, беседок, гаражей. Они используются для поддержания козырьков, если несущие столбики расположены на большом расстоянии друг от друга.

Ферма — усиливающая конструкция, которая состоит из двух поясов. Они объединяются множеством перемычек. Чтобы оценить надежность каркаса из профильных труб, нужно изучить его конструктивные особенности.

Виды поясов

Форма усиливающих конструкций зависит от вида пояса. Они могут быть выпуклыми, треугольными, многоугольными. Пояса собираются из отдельных трубок.

Форма поясов зависит от типа крыши:

  1. Для односкатных, шатровых крыш — прямые пояса.
  2. Для мансардных крыш — прямые. Из них образовывается пятиугольник.
  3. Для двускатных крыш — прямые. Из них образуется равнобедренный треугольник.

Арочные крыши чаще всего собираются с параллельными поясами.

Виды перемычек

Перемычки — короткие трубки, которые имеют меньшее сечение в отличие от поясов. Они закрепляются под разными углами к основанию. Самые простые фермы имеют две основных стойки, к которым прикрепляются дополнительные короткие.

Заключение

Даже если стенки собранного навеса не будут обшиваться отделочными материалами, свободно стоящему каркасу необходимо задать пространственную прочность. Для этого добавляются укосы из той же трубы, что была использована для стоек.

Также по углам навеса можно использовать декоративные кованые элементы или фермы. При работе с металлом лучше использовать сварные соединения, так как они более надёжные.

Если нет уверенности в правильности расчётов, нужно сделать небольшой запас прочности, увеличить поправочный коэффициент безопасности, чтобы навес гарантировано служил долго и не мог разрушиться под воздействием незапланированных тяжестей.

Установка опор

Металлический профиль следует нарезать по количеству опорных столбов, их дина должна составлять 3 м. В зависимости от выбранного вами типа конструкции определяется способ крепления стоек. При строительстве стационарного навеса опоры устанавливаются по уровню и бетонируются, а при возведении передвижного его аналога требуется дополнительная нарезка металлических труб с диаметром, несколько большим, чем у опорной трубы, и длиной, равной глубине фундамента. Подготовленные металлические отрезки монтируются в ямы и заливаются цементным раствором. Затем в каждый из обрезков труб вставляется профиль В трубе и профиле просверливаются отверстия и вся опора стягивается болтами.

Процесс установки кровли

Для придания жесткости и предотвращения преждевременного разрушения можно использовать описанные защитные «кожухи» и при обустройстве стационарной конструкции. Единственное отличие от передвижных навесов будет заключаться в том, что профиль необходимо приварить к металлической трубе.

Нюансы проектирования, размеры

Для постройки своими руками следует подобрать типовой проект или самому сделать чертеж. Каркас навеса для гаража не представляет трудностей, а вот крыша имеет некоторые особенности:

  • Односкатная – самый простой вид стропильной системы, подходит для всех регионов, важно рассчитать правильный уклон ската. Оптимально, если угол наклона будет 15-30о, подходит для всех кровельных материалов.
  • Двускатная – устраивается преимущественно, если требуется перекрыть большую площадь или необходимо сочетать тип крыши с основным зданием, более массивная, сложнее в изготовлении, но и более практичная относительно односкатной.
  • Арочная – актуальна для металлоконструкций разного типа, оптимальная высота от нижней до верхней точки – 600 мм, между верхним и нижним поясом фермы – 300-600 мм.

Гараж с навесом и хозблоком под двускатной крышей

Для кровли рекомендуется использовать легкие и прочные материалы:

  • Мягкая черепица, рубероид – недорого, но требует сплошной обрешетки из доски или фанеры.
  • Профлист – красиво, бюджетно, надежно, подходит для одно- и двухскатных крыш.
  • Навес для гаража из поликарбоната – самый популярный вид постройки, легко, практично, не загромождает архитектурный ансамбль.
  • Металлочерепица – применяется редко, целесообразна, если навес требуется сочетать с основной кровлей.
Читайте также:  Чем лучше покрыть крышу на даче недорого — выбор материалов

Легкая арочная металлоконструкция, декорированная живыми растениями

Размеры

Размер навеса к гаражу зависит от класса автомобиля, при проектировании целесообразно заложить по ширине – ширина авто +1000 мм в каждого бока, по длине — + 300-800 мм спереди и сзади от длины машины. Если стоянка рассчитывается на 2 машины, то необходимо предусмотреть +800 мм между ними.

Гараж с навесом на две машины, типовая автостоянка с эргономичными размерами

Строительство навеса

Этапы строительства навеса следующие:

  1. подготовка фундамента. В местах, где предполагается расположение опорных столбов, вынимается грунт. На дно каждой ямы укладывается слой щебня. Устанавливается закладная, к которой приварены болты для крепления стоек. Для придания конструкции дополнительной прочности можно использовать арматуру. Оставшееся место засыпается цементным раствором;
  1. все материалы нарезаются согласно чертежу конструкции. Изготавливаются фермы. Ферма из профильной трубы для навеса может быть нескольких видов. Форма фермы выбирается исходя из вида навеса;
  1. собираются боковые стенки конструкции. Связующие фермы и опорные столбы крепятся между собой выбранным способом;
  2. готовые секции соединяются с кровельными фермами. Если собирается односкатный навес из профильных труб, то перед установкой кровельных ферм боковые секции устанавливаются на фундамент;
  3. при помощи уровня и рулетки проверяется правильность собранной конструкции. При необходимости вносятся соответствующие изменения;

Следить за вертикальностью и соответствием конструкции чертежу рекомендуется на всех этапах сборки навеса.

  1. конструкция навеса из труб устанавливается на подготовленное место и надежно закрепляется;
  2. крепится дополнительная обрешетка кровли;
  3. все металлические поверхности обрабатываются защитными средствами: краской, специальным составом и так далее;
  4. подготавливается материал для обшивки крыши. Листы нарезаются с небольшим запасом, чтобы исключить возможность ошибки в размерах;
  5. кровельный материал закрепляется специальными болтами, соблюдая правила;
  1. лишние части кровельного материала аккуратно обрезаются;
  2. производится благоустройство окружающей территории.

Весь процесс сборки и обшивки садового навеса можно посмотреть на видео.

Можно приобрести готовую конструкцию и собрать постройку на участке или изготовить все части навеса самостоятельно. Если конструкция изготавливается своими силами, то требуется умение пользоваться сварочным аппаратом. Самодельный навес будет стоить намного дешевле, чем покупная конструкция.

У владельцев частных домов и дач нередко появляется необходимость установить на свой участок навес, открытый гараж, беседку или сарай. Далеко не все знают, что сделать долговечный навес можно быстро и с минимумом вложений. Помимо защиты от солнечных лучей, ветра, дождя и снега, навес также является прекрасным дизайнерским решением для оформления участка.

Навесы из поликарбоната – уличные конструкции, универсальные для хозяйственных целей. Материал легкий, гибкий, светопрозрачный в большой цветовой гамме, удобного формата, представлены в разной толщине, что позволяет сконструировать навесы простые и сложной криволинейной формы. Постройки смотрятся легко, изящно, не перегружают ландшафт, вписываются в любое стилистическое решение архитектурного ансамбля на участке.

В статье дадим поэтапную инструкцию, как сделать навес из поликарбоната своими руками, как правильно подобрать форму, рассчитать и спроектировать конструкцию.

Проекты металлического навеса из профильной трубы и поликарбоната, их эскизы и чертежи

Перед созданием навеса арочной формы своими руками делается чертеж и расчет всех элементов и узлов крепления. Арочный навес из поликарбоната

Чертеж и проект помогут решить вопросы относительно номенклатуры и количества приобретаемых строительных материалов, интерьера и экстерьера металлической конструкции и дизайна всего участка.

Чертеж навеса из поликарбоната

Поэтому содержание проекта представляет собой:

Расчет прочности опор и ферм;

Расчет сопротивления крыши ветровой нагрузке;

Расчет нагрузки на кровлю в виде снега;

Эскизы и общие чертежи металлического навеса арочной формы;

Чертежи основных элементов с их габаритами;

Проектно-сметная документация с расчетом количества и стоимости стройматериалов.

Читайте также:  Устройство стропильной системы односкатной крыши

Основа конструкции металлического навеса по чертежу — стропильная ферма. Расчет формы, толщины, сечения и расположение откосов фермы сложен. Главные элементы фермы — пояса верхнего и нижнего вида, образующие пространственный контур. Сборка арочной фермы для навеса производится по арочным балкам. Особенность арочной фермы — минимизация изгибающих моментов в конструктивных поперечных сечениях. При этом материал арочной конструкции сжимается. Поэтому производимые чертеж и расчеты осуществляются по упрощенной схеме, где кровельная нагрузка, нагрузка крепежной обрешетки и снежной массы равномерно распределяются всей площади.

Проект навеса из поликарбоната

Проект навеса и его чертеж включают в себя следующие расчеты:

Реакция горизонтальных и вертикальных опор, напряжение в поперечных направлениях, что повлияет на подбор сечения несущего профиля;

Кровельные снеговые и ветровые нагрузки;

Районирование территории РФ по расчетному значению веса снегового покрова

Сечение внецентренно сжатой колонны.

Виды ферм из профтрубы

Фермы подразделяются по очертанию поясов. Бывают двухпоясные и трехпоясные разновидности. В небольших сооружениях применяются более простые двухпоясные фермы. Каждая разновидность имеет определенный уклон и высоту в зависимости от длины пролета и формы фермы.

Типы ферм по очертаниям поясов: балки с параллельными поясами (прямоугольные), треугольные (двускатные и односкатные), трапецеидальные (двускатные и односкатные), сегментные (параболические), полигональные (многоугольные), консольные, с ломаным приподнятым или вогнутым нижним поясом и разнообразной формой верхнего пояса, арочные с горизонтальным и арочным нижним поясом, сложные комбинированные формы.

Фермы также различают по типам решеток – см. на рисунке. В частных постройках чаще всего встречаются решетки треугольного и раскосного типа – более простые и менее металлоемкие. Треугольные решетки обычно применяются в прямоугольных и трапецеидальных конструкциях, раскосные – в треугольных.

Разновидности форм навесов и их эксплуатационные особенности и чертежи

Основной пространственной конструкцией навеса, в соответствии с чертежом, является стропильная ферма. Расчет ее формы, толщины и сечения металла, а так же чертеж размещения откосов вызывает наибольшие сложности.

Главными конструкционными элементами фермы для навеса являются верхний и нижний пояс, которые образуют пространственный контур. Материалами для сборки могут служить прокатные или сварные двутавры, уголки, швеллера или профтрубы квадратного и круглого сечения. Сборка фермы для навеса своими руками может производиться по следующим формам:

Разновидности форм навесов и их эксплуатационные особенности и чертежи
  1. Параллельные пояса. Уклон готового навеса в соответствии с чертежом не превышает 1,5%, подходят для плоских кровель с рулонным покрытием. Соотношение высоты и длинны от 1/6 до 1/8. Каркас такого типа имеет несколько преимуществ:
  • Все стержни поясов для пространственной решетки имеют одинаковую длину;
  • Минимальное количество соединительных узлов;
  • Простой расчет сопряжения конструкций.
  1. Трапециевидные (односкатные). Угол уклона по чертежу составляет от 6-15 0 . соотношение высоты и длины в центре изделия 1/6. Обладает повышенной жесткостью рамы
  2. Полигональные – используются исключительно для удлиненных пролетов на 10 м и более, их применение для небольших навесов нерационально в связи с неоправданным усложнением чертежа и самого изделия. Исключения могут составлять навесы с изогнутыми (дуговыми) фермами заводского изготовления.
Разновидности форм навесов и их эксплуатационные особенности и чертежи

Устройство консольного, полигонального навеса из металлопрофиля своими руками, чертеж

  1. Треугольные. Применяются при увеличенных снеговых нагрузках, уклон двускатного навеса составляет 22-30 0 . Основным конструктивным недостатком является сложность чертежа и выполнения острого узла в основании изделия, а так же слишком длинные стержни в центре. Соотношение высоты с шириной в небольших фермах для навеса из поликарбоната, по чертежу не превышает 1/4, 1/5.

Монтаж треугольного навеса из профнастила своими руками, чертеж конструкции с указанием основных размеров

Разновидности форм навесов и их эксплуатационные особенности и чертежи
  1. Арочные балки. Наиболее эргономичный вид фермы. Ее особенностью является возможность минимизировать изгибающие моменты в поперечных сечениях конструкции. При этом материал арки подвергается воздействиям на сжатие. То есть чертеж и расчеты фермы для навеса, расчет конструкции навеса допускается производить по упрощенной схеме, при которой нагрузка от кровельного покрытия, крепежной обрешетки и снега будет приниматься, как равномерно распределенная по всей площади.

Техническая сторона вопроса – проекты, схемы, чертежи, расчеты

Анализируя любой чертеж навеса из профильной трубы, конструкцию можно представить в двух частях: металлический каркас и крыша. Основание — вертикальные столбы из круглой трубы или квадратного профиля, по верхним оголовкам которого идет обвязка металлопрокатом либо нижний пояс фермы. Это придает металлической конструкции жесткость, помогает сохранить геометрию даже при значительных нагрузках.

Читайте также:  Как делают бетонное перекрытие по профнастилу — 4 этапа работ

Опоры

Техническая сторона вопроса – проекты, схемы, чертежи, расчеты

Столбы рекомендуется размещать на расстоянии 1,5-2 м друг от друга. Если строение будет примыкать к дому, гаражу, бане и т.д., то желательно возле основного строения так же разместить опорные колонны, которые будут держать навес. При отсутствии такой возможности, чтобы привязать навес к дому из металлопрофиля, своими руками следует на несущую стену прикрепить поперечную балку, которая послужит опорой для фермы. В работе используют длинные анкера. Решение поможет распределить нагрузки равномерно по всей несущей стене.

Фермы

На стропильную систему навеса ложится основная нагрузка от осадков, порывов ветра, поэтому важно сделать правильный расчет ферм, определиться с толщиной профиля для его изготовления. Навесы из металлопрофиля, фото-примеры ниже, устраивают под одно-, двускатной либо арочной крышей.

Какие можно изготовить навесы из профильной трубы своими руками, фото-примеры разных видов крыш

Техническая сторона вопроса – проекты, схемы, чертежи, расчеты

Фермы бывают:

  • Треугольные, полигональные, параллельные, ломанные – определяется контуром пояса.
  • Внутри пояса могут быть решетки – треугольные, ромбические, раскосые и полураскосые.
  • По способу опирания – консольная, балочная, арочная, балочно-консольная.

Типовые фермы-арки для металлических навесов

Чтобы правильно сделать расчет фермы из профильной трубы для навеса, необходимо учесть снеговые, ветровые нагрузки, угол наклона крыши, размер конструкции. Избежать ошибок в достаточно сложных инженерных вычислениях помогут специалисты или следует использовать онлайн калькулятор.

Техническая сторона вопроса – проекты, схемы, чертежи, расчеты

Для изготовления маленьких или средних металлических навесов, в частном порядке лучше пользоваться готовыми чертежами и проектами, делать универсальные фермы, которые подходят для всех видов конструкций.

Стандартные фермы для навесов

Оптимальный уклон крыши 15-25о, подходит для всех видов кровельного материала: поликарбонат, профнастил, мягкая кровля, металлочерепица и пр.

Требования к материалам и креплению

Техническая сторона вопроса – проекты, схемы, чертежи, расчеты

Чтобы каркас для навеса из профильной трубы соответствовал стандартам качества необходимо выполнить ряд условий:

  • Недопустимо использовать профиль с трещинами для изготовления узлов, несущих элементов навеса.
  • Торец опорных ребер должен иметь шероховатость — Ra £12,5 мкм, что регламентировано ГОСТом 2789-73.
  • Для ферм нижнего пояса используется сталь без внутренних расслоев, грубые шлаковые включения запрещены категорически.
  • Согласно ГОСТу в разделе 14771-76 соединения следует выполнять механической сваркой, с использованием углекислой среды или смеси углерода с аргоном.
  • Руководствуясь пунктами 2246-70 и 26271-84 ГОСТа для сварки необходима проволока ПП-АН-8.
  • ГОСТ в части 7798-70 гласит: стропила крепятся к вертикальным опорам и подстропильным деталям болтами класса 5.8.

Схема с размерами, по которой можно построить стандартный навес для авто своими руками из металла

Строительство поликарбонатного навеса с деревянным каркасом

Навес из поликарбоната своими руками из дерева можно возвести за несколько дней, это относительно несложная конструкция. Для него следует подготовить прочное основание и выбрать правильный материал: потребуются опорные столбы из бруса, стропила и обрешётка для крыши, а также поликарбонатные листы в нужном количестве. Для крепления поликарбоната к дереву используются саморезы со специальными защитными шайбами, можно также взять специальный Н-образный профиль.

Торцевые части листов также необходимо закрывать профилем, чтобы в ячейки со временем не набивались мусор и пыль. При установке навеса учитывают, что поликарбонат имеет свойство к температурному расширению: при нагреве ширина листов увеличивается, поэтому нужно оставлять зазоры при креплении.

Строительство поликарбонатного навеса с деревянным каркасом

Работы по строительству начинаются с составления чертежей, в которых указываются все размеры. Расстояние между опорными столбами не должно составлять более 2 метров, высота навеса в верхней точке 2,7-3 метра. Опорные столбы устанавливаются в бетонное основание, поэтому важно правильно рассчитать их длину.

Поликарбонатные листы нарезаются в соответствии с проектом: резать их можно только по направлению ребер жёсткости, раскрой проводится на твёрдой поверхности, а не на весу. Для работы с поликарбонатом можно использовать строительный нож, электролобзик, иногда для этого используют циркуляционную пилу. Элементы каркаса соединяются между собой при помощи саморезов.