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

Полезные советы по выбору и созданию металлоконструкции

Чтобы сварка ферм была качественной, необходимо следовать ряду рекомендаций. Среди них выделяют следующие:

1. При выборе типоразмера стоит отдавать предпочтение квадратным и прямоугольным изделиям, добавляющим конструкции устойчивости благодаря ребрам жесткости.
2. Использовать необходимо исключительно качественные изделия, материал – высокоуглеродистая легированная сталь, устойчивая к агрессии окружения.
3. Правильный выбор изделий и материала станет залогом требуемой несущей способности.
4. При соединении металлических компонентов фермы необходимо использовать спаренные уголки и прихватки.
5. В верхнем поясе монтируют металлические двутавровые уголки, выполняя стыковки по стороне, которая имеет меньший размер.
6. При сопряжении деталей используют равносторонние уголки.
7. Составляющие длинных металлических конструкций крепят с помощью накладных пластин.
8. Раскосы монтируют под углом в 45 градусом, а стойки – 90 градусов.
9. Первоначально собирают основную конструкцию, после этого начинают сваривать ферму, проверяя сварные швы на качество.

Чтобы конструкция получилась в соответствии с требованиями, важно придерживаться и определенного алгоритма работы. Первоначально выполняют разметку участка

Для этого монтируют вертикальные опоры и закладные детали. При необходимости металлические профильные трубы можно сразу разместить в ямах и забетонировать. Установку вертикальных опор выверяют отвесом, а, чтобы проконтролировать параллельность, натягивают шнур.

Видео по теме:

Следующим шагом становится фиксация металлических профильных труб посредством сварки. Изделия приваривают к опорам. Элементы ферм и узлы сваривают на земле, а после этого крепят посредством перемычек и раскосов. Следующим шагом становится подъем металлических балок на высоту, сварку с профильными трубами и опорами, вваривание перемычек и создание отверстий для крепежей в них. В заключение элементы зачищаются, и конструкция подготавливается к укладке кровли и покраске.

Материалы для профильных труб

Для изготовления профильных труб, которые могут использоваться в конструкциях ферм, применяют различные металлы и сплавы:

• в общем случае – углеродистые стали обыкновенного качества;
• для ответственных конструкций – качественные углеродистые, низколегированные, реже – коррозионностойкие стали;
• для эксплуатации в средах повышенной агрессивности – из углеродистой стали, покрытой защитным цинковым слоем (оцинкованной);
• при необходимости создания легких ферменных конструкций – легкие и прочные сплавы на основе алюминия.

В продажу трубные изделия малых сечений поступают отрезками длиной до 6 м, больших – до 12 м. Толщину стенки и размер сечения выбирают, в зависимости от планируемых нагрузок:

• для пролетов не более 4,5 м – 40х20 мм с толщиной стенки 2 мм;
• 4,5-5,5 м – 40х40 мм с толщиной стенки 2 мм;
• более 5,5 м – 40х40х3 мм или 60х30 со стенкой 2-3 мм.

Рекомендации по правильному выбору и изготовлению металлоконструкций трубчатого типа ↑

• Выбирая типоразмер желательно остановить свой выбор на прямоугольных или квадратных изделиях, поскольку имеющиеся два ребра жесткости обеспечат готовой металлоконструкции наибольшую устойчивость.
• Используйте исключительно качественные изделия из высокоуглеродистой легированной стали, которая не корродирует и устойчива к агрессивным воздействиям внешней среды. Толщину стенок и диаметр подбирают в соответствии с заложенными в проекте. Таким образом будет обеспечена требуемая несущая способность металлических стропил.
• Для соединения основных компонентов фермы друг к другу используют прихватки и спаренные уголки.
• В верхнем поясе для смыкания каркаса необходимы разносторонние двутавровые уголки, причем стыковку выполняют по меньшей стороне.
• Для сопряжения деталей нижнего пояса применяют равносторонние уголки.
• Основные части длинных конструкций соединяют посредством накладных пластин.

Раскосы устанавливаются под 45 градусов, а стойки – под прямым углом. Завершив сборку основной конструкции, переходят к сварке фермы из профильной трубы. Каждый из сварочных швов обязательно необходимо проверить на качество, поскольку именно они определяют надежность будущего сооружения. Металлические стропила после завершения сварки обрабатывают специальными антикоррозийными составами и покрывают краской.

Изготовление металлических ферм для навеса на видео.

2018 stylekrov.ru

votes, average:

out of 5)

Навес из труб и поликарбоната становится все более популярной архитектурной формой на приусадебном участке. Ничего удивительного, ведь это строение может выполнять множество функций, начиная от открытого гаража для автомобиля, дровяного склада, крытой игровой площадки и заканчивая зоной отдыха с мангалом и мягкими креслами.

Ключевым преимуществом является возможность изготовления такой конструкции своими руками. В представленной статье будут даны рекомендации по выбору материала, примеры расчетов опор и ферм и как сварить навес из профильной трубы.

Крепления навесов

При сооружении навесов из профильных труб применяются следующие методы обустройства деталей и частей конструкции:

• Сварное соединение: требует больших навыков изготовления и недешёвого оборудования для осуществления процесса сварки, но в конечном результате можно получить очень прочную и практически несгибаемую конструкцию.
• Болтовое соединение: отличается малой трудоёмкостью и требовательностью к навыкам исполнителя. В конечном результате можно получить довольно прочную конструкцию, однако большой долговечностью она похвастаться не сможет. Для соединения необходимы: дрель с металлическим сверлом, болты, саморезы. Последние необходимо подбирать исходя из диаметра трубы.
• Краб: представляет собой способ фиксации малометражных труб до 25мм с помощью хомутов. При монтаже конструкции можно использовать как X-образные, так и T-образные виды, способные соединять до 4 труб. Соединение осуществляется путём стяжки хомутов с помощью соответствующих болтов.

Расчет для навеса ↑

Проведение расчетов основывается на требованиях СниП:

Обязательным компонентом любого расчета и последующего монтажа конструкции является чертеж.

Подготавливается схема с указанием зависимости между длиной металлоконструкции и уклоном кровли.

• В ней также учитываются очертания поясов опоры. Контур пояса определяется назначением конструкции, типом покрытия кровли и углом наклона.
• При выборе размеров, как правило, следуют принципу экономии, если, конечно, ТТ не требуют иного. Высоту конструкции определяет тип перекрытия, минимальный общий вес, возможность перемещения, длину же – установленный уклон.

Рекомендуем

При длине фермы свыше 36 м дополнительно рассчитывают строительный подъем.

• Размеры панелей рассчитывают с учетом нагрузок, воспринимаемых конструкцией. При этом следует помнить, что углы раскосов у разных металлических стропил отличаются, панель же должна им соответствовать. Для треугольной решетки искомый угол равен 45°, для раскосой – 35°.
• Завершает расчет определение промежутка между узлами. Обычно он соответствует ширине панели.

Рекомендуем

Расчеты выполняют с учетом того, что увеличение высоты приводит к росту несущей способности. На подобном навесе снежный покров не будет задерживаться. Одним из способов усиления ферм из профильной трубы является установка нескольких прочных ребер жесткости.

Для определения размеров металлоконструкции для навесов следуют следующим данным:

• для сооружений шириной не более 4,5 м используют изделия размером 40 на 20 на 2 мм;
• менее 5,5 м – 40 на 40 на 2 мм;
• свыше 5,5 м оптимальными будут изделия размером 40 на 40 на 3 мм либо 60 на 30 на 2 мм.

При расчете шага необходимо учесть, наибольшее возможное расстояние от одной опоры навеса до другой равно 1,7 м. При нарушении этого ограничения прочность и надежность сооружения будет под вопросом.

Когда будут полностью получены необходимые параметры, при помощи формул и особых программ получают соответствующую схему конструкции. Теперь остается продумать, как сварить ферму правильно.

На заметку

При расчетах должны учитываться:

• закупочная стоимость одной тонны металла;
• расценки на изготовление металлоконструкций из профильной трубы (либо можно просуммировать взятые в отдельности расходы на сварку, антикоррозийную обработку, монтаж).

Этап IV. Изготавливаем и устанавливаем фермы

Мы дадим вам несколько ценных советов, как самостоятельное без особых сложностей сварить такие фермы прямо у себя на участке:

• Вариант первый: можно обратиться к заводу, и они сделают на заказ по вашему рисунку все нужные отдельные элементы, которые вам останется только сварить уже на месте.
• Второй вариант: приобретите готовый профиль. Тогда вам останется только обшить фермы изнутри досками или фанерами, а в промежутке уложить по необходимости утеплитель. Но и обойдется этот способ, конечно же, дороже.

Вот, к примеру, хороший видео-урок, как удлинить трубу при помощи сварки и достичь идеальной геометрии:

Вот также очень полезное видео, как отрезать трубу под углом 45°:

Итак, теперь подходим непосредственно к сборке самих ферм. Справиться с этим вам поможет такая пошаговая инструкция:

Шаг 1. Сначала подготовьте фермы. Лучше их заранее сваривать прямо на земле.
Шаг 2. Установите вертикальные опоры для будущих ферм

Крайне важно, чтобы они были действительно вертикальными, поэтому проверьте их отвесом.
Шаг 3. Теперь возьмите продольные трубы и приварите их к опорным стойкам.
Шаг 4

Поднимите фермы и приварите их к продольным трубам. После этого все места соединения важно очистить.
Шаг 5. Готовый каркас покрасьте специальной краской, предварительно очистив и обезжирив его
Особое внимание при этом уделите местам соединения профильных труб.

С чем еще сталкиваются те, кто изготавливает такие фермы в домашних условиях? Во-первых, заранее продумайте опорные столики, на которых вы будете класть ферму. Далеко не лучший вариант бросить ее на землю – работать будет очень неудобно.

Поэтому лучше поставить небольшие мосты-опоры, которые будут немного шире, чем нижний и верхний пояс фермы

Ведь вы будете вручную замерять и вкладывать между поясами перемычки, и важно, чтобы они не проваливались на землю

Следующий важный момент: фермы из профильной трубы тяжеловаты на вес, а поэтом вам понадобится помощь минимум еще одного человека. Кроме того, не помешает подмога и в такой нудной и кропотливой работе, как зашкуривание металла перед варкой.

Также в некоторых конструкциях приходится сочетать разные виды ферм, чтобы присоединить крышу к стене здания:

Еще учитывайте, что нарезать фермы вам нужно будет много, для всех элементов, а поэтому советуем вам либо приобрести, либо соорудить самодельный станок по типу того, что в нашем мастер-классе. Вот как он работает:

Во так, шаг за шагом, вы составите чертеж, рассчитаете решетку фермы, сделаете заготовки и сварите конструкцию уже на месте. Причем у вас в расходе будут также и остатки профильных труб, поэтому, ничего не нужно будет выбрасывать – все это понадобится для второстепенных деталей навеса или ангара!

Выбор формы кровли

Помимо односкатного типа в частном строительстве спросом пользуются и другие формы крыши:

• купольная;
• шатровая;
• арочная;
• двускатная.

Односкатная крыша – простая конструкция, что позволяет строить ее своими силами. Выбирая в качестве материала металл, каркас будет состоять из таких элементов:

• верхний пояс;
• нижний пояс;
• стойки;
• раскосы;
• шпренгели (раскосы);
• крепежные детали (клепки, косынки, сварные швы).

Приобретает популярность односкатка под небольшие дачные постройки, гараж, летнюю кухню с фермой вида полонсо. Это треугольный каркас, где нижний пояс делают приподнятым, ломаным.

Рекомендации

Строительство односкатной крыши своими руками требует существенной подготовки, поскольку необходимо самостоятельно ознакомиться со всеми нормативными актами и технологией проведения работ, подготовить проектную документацию и выполнить соответствующие расчеты на количество материалов. Наши калькуляторы не учитывают все тонкости процесса и позволяют реализовать только последние две задачи.

Для того чтобы построить максимально надежное сооружение вы должны самостоятельно изучить положения СНиП II-26-76 (СП 17.13330.2011) «Кровли», СП 31-101-97 «Проектирование и строительство кровель», СНиП 2.01.07-85* (СП 20.13330.2010)

«Нагрузки и воздействия», СНиП 3.03.01-87 (СП 70.13330.2011)

«Несущие и ограждающие конструкции», СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2017) «Деревянные конструкции», ГОСТ 11047-90 «Детали и изделия деревянные для малоэтажных жилых и общественных зданий», ГОСТ 30547-97 «Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные», ГОСТ 25772-83 «Ограждения лестниц, балконов и крыш стальные».

В таблицах ниже представлены оптимальные параметры элементов для типовых конструкций на которые можно ориентироваться при использовании калькулятора односкатной крыши.

Для расчета односкатной крыши нужно ввести в калькулятор исходные данные: размеры здания, высоту крыши и длину свесов. Также нужно будет указать некоторые данные по стропилам и обрешётке. Район строительства по снегу и ветру тоже нужно указать.

В итоге расчета будут вычислены следующие характеристики крыши: площадь, угол наклона ската, вес материалов, количество рулонов и т.п. В табличной форме выводятся размеры и количество материалов стропил и обрешетки.

Наш онлайн калькулятор поможет вам сделать расчет крыши из шифера, листовой стали, черепицы (битумная, металлочерепица), ондулина и других современных кровельных материалов.

Виды стропильных систем

Наиболее распространённым материалом, из которого изготавливается обрешетка и стропила каркаса кровли, считается древесина. Однако, если вес кровельного материала достаточно велик, а длина ската больше 6 метров, то конструкция получается слишком массивной. Строителям приходится уменьшать шаг между стропильными ногами, увеличивать их сечение, из-за чего узлы кровли приобретают большой вес, увеличивая нагрузку на фундамент. Разгрузить несущие стены и основание постройки можно, используя более прочные, но легкие металлические стропила. По типу использованного материала выделяют следующие типы стропильных систем:

• Деревянные. Стропила и обрешетка из дерева применяются для возведения крыш, длина ската которых не превышает 7-10 метров. Крепление элементов каркаса между собой происходит с помощью саморезов, гвоздей или подвижных металлических элементов. Шаг между ногами обычно бывает в пределах 50-80 см.
• Металлические. Металлические кровельные каркасы изготавливают из стального металлопрофиля с цинковым покрытием, который не боится влаги. Стропила и обрешетка из этого материала легкие, прочные, поэтому шаг между ними можно увеличить до 1,5-2 метра. Крепление металлопрофиля выполняют при помощи сварки или крепежных элементов. Металлические узлы крыши применяют при длине ската от 10 метров.
• Комбинированные. Стропильный каркас, сочетающий металлические и деревянные узлы, называют комбинированным. Сочетание опорных элементов из дерева и оцинкованной стали позволяет сделать более дешевую конструкцию, обладающую высокой несущей способностью, увеличив шаг между стропилами.

Устройство металлического каркаса

Как выбрать материал и правильно варить их ↑

Создание и самостоятельная установка навесов возможны при небольших габаритах сооружения. Фермы для навесов в зависимости от конфигурации поясов могут быть изготовлены из профилей или стальных уголков. Для относительно небольших конструкций рекомендуется выбирать профильные трубы.

Подобное решение имеет ряд преимуществ:

• Несущая способность профильной трубы напрямую связана с ее толщиной. Чаще всего для сборки каркаса используют материал с квадратом 30-50х30-50 мм в сечении, а для сооружений небольшого размера подойдут трубы и меньшего сечения.
• Для металлических труб характерна большая прочность и это при этом, что они весят намного меньше, чем цельный брусок из металла.
• Трубы сгибаются – качество необходимое при создании криволинейных конструкций, например, арочных или купольных.
• Цена фермы для навесов относительно небольшая, поэтому купить их не составит особого труда.

На заметку Металлический каркас прослужит значительно дольше, если защитить его от коррозии: обработать грунтовкой и покрасить.

На такой металлический каркас можно удобно и достаточно просто уложить практически любую обрешетку и кровлю.

Способы соединения профилей ↑

Как можно сварить навес

Среди главных достоинств профильных труб следует отметить безфасоночное соединение. Благодаря такой технологии, ферма для пролетов, не превышающих 30 метров, получается конструктивно простой и обходится относительно недорого. Если ее верхний пояс достаточно жесткий, то кровельный материал можно опереть непосредственно на него.

Безфасоночное сварное соединение обладает рядом достоинств:

• существенно снижается масса изделия. Для сравнения отметим, что клепанные конструкции весят на 20%, а болтовые – на 25 % больше.
• снижает трудозатраты и расходы на изготовление.
• стоимость сварки небольшая. Более того, процесс можно автоматизировать, если использовать аппараты, которые позволяют бесперебойно подавать сварную проволоку.
• полученный шов и присоединяемые детали получаются одинаково прочными.

Из минусов следует отметить необходимость наличия опыта проведения сварочных работ.

Крепление на болты

Болтовым соединением профильных труб пользуются не так уж редко. Преимущественно его используют для разборных конструкций.

К основным преимуществам такого вида соединения относят:

• Простую сборку;
• Отсутствие необходимости в дополнительном оборудовании;
• Возможный демонтаж.

Но при этом:

• Увеличивается вес изделия.
• Потребуются дополнительные крепежные детали.
• Болтовые соединения менее прочные и надежные, нежели сварные.

Рекомендуем

В небольших конструкциях из профиля (до ⌀ 25 мм) для соединения подойдут особые хомуты – так называемые краб- системы.

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.

Кровельный пирог

Для обустройства односкатной крыши недостаточно соорудить стропильную систему и закрепить на ней единственный кровельный слой – черепицу, профлист, поликарбонат или шифер. Такая конструкция будет ненадежной и не сможет полноценно выполнять защитные функции.

Кровля должна иметь сэндвичную структуру и состоять из нескольких слоев:

• внутренний отделочный материал;
• обрешетка;
• пароизоляционный слой;
• контробрешетка;
• утеплитель;
• гидроизоляционная прослойка;
• внутренний зазор для вентиляции (в невентилируемой кровле не предусматривается);
• внешнее кровельное покрытие.

Структура кровельного пирога может отличаться для холодной и теплой крыши. В первой не используется теплоизоляционный материал, но вместо него присутствует дополнительный слой гидроизоляции.Холодная кровля подойдет для неотапливаемых сооружений, в которых не требуется поддержание определенных условий микроклимата: например, крытых парковок или беседок.

В качестве кровельного покрытия могут использоваться разные материалы, в зависимости от бюджета, предпочтений и конкретных требований.

• Если применяются мягкие рулонные покрытия, необходимо использовать сплошную обрешетку из плит OSB или влагостойкой фанеры.
• Для жестких материалов, которые имеют стабильную форму, подойдет стандартная обрешетка из деревянного бруса или профильных труб.

Виды конструкций ферм из профильной трубы

В состав ферменной конструкции входят верхний и нижний пояса и решетка, располагаемая между ними. Составными компонентами решетки являются:

• стойка – располагается перпендикулярно оси;
• раскос (подкос) – устанавливается под наклоном к оси;
• шпренгель – вспомогательный раскос.

Пояса ферм могут иметь различные очертания:

Треугольное односкатное. Для треугольной односкатной фермы из профильной трубы характерно сочетание способности выдерживать высокие нагрузки с небольшой материалоемкостью.

Треугольное двускатное. Такие конструкции могут устанавливаться на кровлях с большим уклоном скатов. Минусы: сложность устройства опорных узлов, большой расход материала. Конструктивный вариант – треугольные двускатные фермы из профильной трубы.

Сегментное. Часто применяется для сооружения кровель со светопрозрачным покрытием из сотового или монолитного поликарбоната.

• Полигональное. Отличается сложностью монтажа. Преимущество – способность выдерживать значительные нагрузки от тяжелого настила и мощного снегового покрова. Дополнительный плюс – экономное использование профиля.
• С параллельными поясами. Это наиболее простой и экономичный вариант, для сборки которого используются стойки и раскосы одинаковых размеров. Фермы из профильной трубы с параллельными поясами легко монтировать, благодаря унифицированной конструкции, большому количеству деталей одного размера и минимальному количеству стыков. Подходят для мягких и светопрозрачных кровель.

• Трапециевидное. Сходно с полигональным, но имеет упрощенную схему монтажа.
• Арочной формы с параллельными верхним и нижним поясами. Арочные фермы из профильных труб востребованы при строительстве навесов для автомобилей, теплиц, беседок.

Варианты конструкций решеток:

• Треугольной формы. Обычно такая схема применяется в каркасах с параллельными поясами, реже – в ферменных конструкциях треугольной или трапециевидной форм.
• Раскосного типа. Для них характерны: большая материалоемкость и сложность исполнения. Варианты – шпренгельная (с дополнительными раскосами), полураскосная.
• Индивидуальные решения.