Фермы для навесов (фото): расчет металлических дуг

Что такое ферма

Ферма – это конструкция из прямолинейных элементов, соединенных между собой в узлах в прочную систему неизменяемой геометрической формы. Чаще всего встречаются плоские конструкции, но в больших нагруженных конструкциях применяют объемные (пространственные) фермы. Практически в частных домах фермы выполняют из дерева и металла. Из дерева изготавливают небольшие конструкции стропил, навесов, беседок. Зато прочный и высокотехнологичный металл – практически идеальный материал для несущих металлоконструкций.

Для изготовления сложных конструкций применяют прокат сплошного сечения и трубы. Профильные трубы (квадрат, прямоугольник) имеют большую устойчивость к смятию и изгибу, небольшие конструкции для дома монтируют без применения сварки с помощью краб-систем, поэтому для усадебных построек чаще всего используют именно профильную трубу.

Зачем нужны фермы?

Что касается видов металлоконструкций, для которых применяется «ферма», выделяют следующие направления:

• Навес для машины, беседка, козырек.
• Крытая парковка, укрытие для колодца, летняя веранда.
• Летняя стройплощадка и другие места.

Таким образом, фермы из профильной трубы для навеса используются везде, где будет облегченная конструкция, с возможностью выдерживать большие нагрузки. Изготовление фермы почти всегда индивидуально, разве что это не касается типовых проектов. Когда ее делают своими руками, то сначала изготавливают один шаблон, под него подгоняются детали, их сваривают, а, затем, по шаблону делают все остальные похожие элементы.

Что касается количества ферм на один пролет, то это рассчитывается исходя из планируемой нагрузки на кровлю. В основном, на каждом промежуточном столбе ставится ферма. Иногда ее подгоняют под тип используемого кровельного материала.

При этом если для металлочерепицы и профлиста это фактически не имеет значения, то для поликарбоната фермы стоит размещать так, чтобы стык листа был на металле. Иначе поверхность кровли может деформироваться.

Необходимость применения ферм склоняется к их дешевизне, поскольку из аналогов, такой конструктив самый дешевый, долговечный и надежный. Форма конструкции такова, что нагрузка размещается максимально равномерно, что даже при обильном количестве снега на крыше не скажется на продолжительности эксплуатации.

Для каких целей могут использоваться фермы?

Наиболее часто арочную ферму для навеса используют для:

• формирования открытых стоянок для машин, которые считаются неплохой заменой для гаражей;
• создания остановок для общественного транспорта;
• организации козырьков для разных торговых организаций;
• строительства веранд, беседок или иных малых архитектурных форм, причем при грамотном расчете и правильной работе можно вовсе сделать с помощью данных ферм настоящий садовый домик, обладающий достаточно хорошей прочностью и привлекательным видом.

Важно! Именно фермы для навесов гарантируют высокую надежность и долговечность формируемых конструкций, поэтому если они будут грамотно сформированы, то прослужат длительное время без создания каких-либо неприятностей или опасностей.

Описание и назначение

По сути, фермы для навесов представляют собой каркас, который состоит из нескольких элементов. Так, основой данной конструкции являются два пояса (один верхний и один нижний). Эти пояса являются укрепительными установками по отношению к вертикально расположенным стойкам.

Кроме того, основа усиливает раскосы, которые имеют диагональное расположение. Объединение всех элементов фермы осуществляется путем процесса сварки. Если данная конструкция создана по всем правилам, то она отличается высоким уровнем надежности, безопасностью и длительным сроком службы.

Фермы для навесов используются для осуществления самых разных целей. Рассмотрим некоторые из них.

• Организация и обустройство стоянок для автомобильного транспорта. В данном случае фермы для навесов могут стать более бюджетным аналогом капитальных построек гаражного типа. Кроме того, их возведение потребует у вас значительно меньше времени и усилий.
• Устройство козырьков. Фермы для навесов можно использовать для создания козырьков для торговых предприятий, остановок и т. д. Кроме того, конструкции активно используются для создания козырьков над порогом в частных постройках.
• Возведение беседок. Обустройство беседок посредством ферм – один из самых популярных способов использования данных конструкций. Так, вы можете создать беседку как у себя в саду и на даче, так и в рамках общественной парковой зоны.
• Создание навесов для бассейна. Такие конструкции обезопасят ваш бассейн от попадания в него лишнего мусора, а также от осадков, которые могут загрязнить обработанную воду в бассейне.
• Организация навесов в хозяйственных целях. Посредством данных конструкций вы можете обустраивать различные загоны для домашнего скота: например, для куриц или свиней.

К основным из них следует отнести следующие характеристики.

• Высокий уровень прочности. Данная характеристика обеспечивается благодаря наличию специально предназначенных ребер жесткости. На это в большой степени влияет тот факт, что сечение металлических труб является квадратным или прямоугольным, а не круглым (последний вариант при желании можно легко согнуть).
• Доступная стоимость. Благодаря тому, что данный материал является относительно бюджетным (что обусловлено достаточно простой технологией его производства), его покупка доступна практически каждому человеку даже с небольшим доходом. Специалисты рекомендуют отдавать предпочтение горячекатаным изделиям.
• Комфорт использования. В связи с тем, что сечение металлических труб является квадратным или прямоугольным, оно отличается высоким уровнем удобства в процессе эксплуатации. Это связано, в первую очередь, с использованием соединительных болтов и специализированного сварочного оборудования. Помимо металлических труб, для создания ферм для навесов можно использовать пиломатериалы. Несмотря на то что данный вариант имеет безусловные преимущества (среди них – простата изготовления), он используется на практике достаточно редко.

Особенности конструкции

Навес – это малая архитектурная форма, часть крытой площадки, имеющей функциональное или декоративное назначение. Основная функция этой конструкции – защита площадки от осадков и солнца.

Металлопрофиль выгодно отличается от других материалов устойчивостью к биологическому, химическому, механическому воздействию. Профтрубы с квадратным или прямоугольным сечением просты в проектировании и монтаже. Одинаково хорошо они подходят для монтажа небольшого козырька для крыльца и устройства просторной крытой площадки.

Навес состоит из:

• фундамента;
• опор или подвесов – вертикальных и наклонных несущих элементов каркаса;
• боковых соединительных элементов – откосов и ферм;
• стропильной системы, состоящей из стропильных ног, ферм, обрешётки;
• кровли.

В случае возведения навеса над небольшой площадкой, например, крыльцом или песочницей, можно обойтись без ферм – конструкция вполне выдержит снег и ветер, так как в ней не будет горизонтальных участков большой протяжённости.

Если же планируется оборудовать навес над местом парковки или бассейном, горизонтальные перекрытия и стропильные ноги будут иметь большую длину. Такие протяжённые элементы уязвимы перед нагрузкой. Чтобы её распределить и придать конструкции жёсткость, на этих участках используют не отдельные трубы, а фермы (усиленные детали конструкции, состоящие из двух труб и соединяющих их вертикальных и наклонных элементов – стоек и раскосов).

Фундамент для навеса чаще всего делают столбчатым, так как его оборудование не требует больших землеройных работ. Кровлю выполняют из поликарбоната, профлиста, ондулина и других листовых материалов.

Преимущество стропильных ферм из труб

• стабильно высокие прочностные характеристики, которые позволяют обеспечить максимально долгую эксплуатацию всей конструкции;

• использование металлического профиля значительно облегчает сооружение наиболее сложных конструкций с минимальными затратами времени и сил;

• фермы из профильных труб отличаются вполне доступной стоимостью;

• фермы из профилей обладают незначительным весом;

• конструкции, изготовленные с использованием профильных труб, отличаются устойчивостью к деформационным изменениях и испытывают минимальные последействия вследствие механических ударов или других повреждений.

Кроме того фермы, выполненные на основе металлических профилей можно окрашивать, что позволяет получить очень качественную и внешне эстетичную конструкцию.

Область применения

Основной сферой использования ферм является конструирование металлических каркасов для навесов и различных построек. Кроме того, посредством таких конструкций выполняется защита значительных площадей от солнца и атмосферных осадков. Широко используются металлические фермы в сооружении мостов и в качестве перекрытий в сегменте промышленного или частного строительства.

Локальное использование ферм из профильных труб наблюдается при обустройстве объектов связи, линий электроснабжения, автотранспортных дорог. Их эксплуатируют при возведении спортивных и культурно-массовых сооружений.

Почему лучше из профиля

Сварка ферм из профильной трубы имеет ряд преимуществ перед другими материалами:

• такие конструкции огнестойкие и не требуют специальной обработки противопожарными пропитками;
• каркас способен выдерживать нагрузки собственного веса, а также от ветра или давления снега;
• труба хорошо гнется в приспособлениях, что позволяет создавать разнообразные формы и дизайнерские решения;
• для предотвращения коррозии достаточно покрасить материал;
• профиль легко купить в любом регионе страны;
• если при монтаже был сделан ошибочный рез, то балку можно восстановить путем сваривания (что не получится на деревянных балках);
• профиль относительно легок ввиду полой структуры;
• каркас не деформируется со временем и способен служить очень долго.

Конструкция и составление сметы

При составлении чертежа нужно иметь в виду оптимальный угол ската крыши, принятый нормативами. 25˚- 30˚ –лучший скос для северных регионов с большой толщиной выпавшего снега. Кровля изготавливается из профильного листового металла.

15˚- 20˚. Такой уклон у односкатного навеса надежнее устанавливать для областей с сильными постоянными ветрами. Наибольшее расстояние для пролета из труб – 20 метров. Крыша делается из профнастила, поликарбоната или металл черепицы.

До 15˚. С данным уклоном кровли устанавливаются небольшие навесы или козырьки. Покрытием может быть поликарбонат или волновой листовой материал.

Незатейливым вариантом, понятным при самостоятельном изготовлении, является односкатный навес из профильной трубы, показанным схематично ниже.

Произведем расчет квадратных труб, который нужен для изготовления опор и ферм.  Достоинство такого каркаса – простота применения и маленькая масса конструкции для навеса из профильных труб. Наверху устанавливается четыре фермы с наибольшей высотой три метра и собраны они из облегченных профильных труб размером 25 мм.

Площадь крыши навеса составляет 30,25 м2 (5,50×5,50 м). При вычислении комплектующих элементов выявилось, что масса всей конструкции из профильных труб не превысит 350 кг, что для шести опорных стоек из профиля с размером 50 мм составит около 20% наибольшей статистической нагрузки.

Учитывая, что снеговой покров дает усиление на опоры и фермы до 800 кг, запас прочности при этом составляет 1,4 единицы. Более вероятной проблемой при расчетах профиля является боковой ветер, который может опрокинуть постройку.

При условии жесткой фиксации опорных труб в бетонированном фундаменте, получается, что нагрузка от ветра со скоростью 15 м/сек на наклонную кровлю около 30 градусов составит 24 кг/м2. А это означает, что общее усиление на профильные трубы не превысит 150 кг. Такой показатель вполне приемлемый для данного строения.

Чертеж ферм и постройки в целом надо делать в заданном масштабе, чтобы было удобно высчитать необходимое количество деталей.

НА ЗАМЕТКУ! Покупать профильные элементы рекомендуется с запасом на 5-10%, так как возможен риск получения одной-двух бракованных труб на партию. А также при самостоятельном изготовлении навеса возможны ошибки и лишний расход материала.

Советы по выбору качественного профиля

Прежде чем возводить любую конструкцию, следует определиться с выбором материала. При покупке металлического профиля или труб следует внимательно осмотреть заготовки – нет ли трещин, раковин, наплывов, нестыковок по шву, большого количества помятых и погнутых заготовок. При покупке оцинкованных материалов – желательно убедиться в качестве покрытия – нет ли отслоений и наплывов.

При покупке необходимо потребовать копию сертификата и чек. Обязательно нужно убедиться в соответствии толщине стенки трубы заявленной в документах. Трубы в гараже на коленке не сделаешь, и подделок не бывает, но на плохое качество материала можно натолкнуться, поэтому покупать лучше в достаточно крупных магазинах.

Преимущества и недостатки разных металлов

Практически для конструкционных профильных труб используются стали следующих видов: углеродистые обыкновенного качества и качественные, конструкционные, легированные. Трубы бывают с защитным цинковым покрытием. Используют и алюминий – но редко, для небольших, чаще сезонных конструкций. Алюминиевые профиля применяют для небольших конструкций.

Традиционно для небольших конструкций в частной усадьбе для возведения стальных конструкций с фермами применяют углеродистую сталь Ст3сп, Ст3пс, иногда оцинкованную. Такая сталь имеет достаточную прочность для обеспечения надежности конструкции, разницы по коррозионной стойкости у всех трех типов сталей практически нет.

Если на конструкции будут попадать осадки, рано или поздно проржавеют и изделия из конструкционных и изделия из легированных сталей. Небольшое количество легирующих элементов от коррозии не защищают (для конструкций можно применять низколегированные стали типа 30ХГСА, 30ХГСН, 38ХА – в содержание легирующих элементов в них 2-4 %, и на коррозионную стойкость это количество не влияет).

По прочности конструкционные и легированные стали должны быть немного долговечнее углеродистых – они более устойчивы к циклическим нагрузкам. Но это качество у сталей проявляется после термообработки – а закалка с отпуском могут покоробить трубы, и обычно такую термообработку на готовых изделиях никто не делает. На бесшовных трубах может быть проведен отжиг – после отжига в металле снимаются остаточные напряжения (наклеп), но он становится более мягким.

Конструкционные стали (20А, 45, 40, 30А) имеют более высокое качество и более высокую цену. Легированные стали еще дороже (и есть вероятность, что Вам продадут трубы из стали 3 взамен легированной). Поэтому при монтаже конструкций шириной менее 20 м не имеет смысла покупать профтрубы из легированной или конструкционной стали. Применять оцинкованную профтрубу однозначно имеет смысл, если монтаж будет производиться при помощи краб-систем.

Если Вы планируете возводить на участке очень большой навес или ангар с большой длиной пролета, стоит обратиться к профессиональным строителям и сделать проект – они определят, какую сталь Вам выбрать.

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.

Архитектура металлической фермы: элементы, узлы и напряжение

Итак, металлическая ферма – это сварная или сборная система труб и жестких крепежных узлов. Состоит такая конструкция из определенных элементов:

• Пояса, верхний и нижний, которые служат каркасом.
• Решетки, которая связывает оба уровня.
• Стоек, которые смонтированы перпендикулярно к поясу.
• Раскосов, которые присоединены под углом к нижнему и верхнему уровню.
• Шпренгеля – вспомогательного раскоса.
• Узел – это точка, в которой сходится сразу несколько стержней. Здесь трубы соединяют при помощи фасонки – специального металлического листа.
• Панель – это расстояние между соседними узлами, а пролет – расстояние между опорами стропильных систем.

Верхний пояс металлической фермы изготавливают из профильной трубы или двутавровых балок, с применением фланцевого соединения. Нижний – из этих же материалов.

Только, если ферма станет подвергаться нагрузке на уровне панелей, тогда дополнительно необходимо установить парные швеллеры. А внутренние стойки и раскосы изготавливают из круглой трубы, уголка или профильной трубы.

Решетки внутри фермы располагают по самым разным схемам, и все они продиктованы исключительно практическими соображениями. Чем больше поперечных элементов, тем прочнее сама конструкция, и тем дороже она обходится (материала-то уходит больше!). Например, вот в каких вариантах изготавливают треугольную ферму:

Внутренний рисунок металлической фермы подбирают в зависимости от конструктивных требований и планируемого уровня нагрузок. И выбранный тип обрешетки влияет на вес конструкции, ее внешний вид, трудоемкость и бюджет на изготовление самой металлической фермы.

Давайте рассмотрим стандартные виды внутренних решеток металлических ферм:

• Меньше всего узлов в треугольной решетке, которая чаще всего встречается в параллельной и трапециевидной ферме. Причем такая решетка считается наиболее экономной, т.к. у нее минимальная суммарная длина стержней.
• Шпренгельная решетка нужна там, где основная нагрузка приходится на верхний пояс. А потому ее используют, когда нужно сохранить расстояние между прогонами.
• Раскосную ферму делают, когда стойкам приходится противостоять большим усилиям.
• Крестовая разновидность нужна для каркасов, в которых расчетная нагрузка идет сразу в обоих направлениях.
• Перекрестная решетка нужна для ферм, которые делают из тавров.
• Полураскосная и ромбическая решетка нужна для ферм с такой большой высотой, как при создании мостов и мачт. Такие рамы получаются с высокой жесткостью благодаря двум системам раскосов.

В жизни выглядят все эти фермы так:

Вот, например, как выглядит не так часто встречающаяся шпренгельная ферма:

Кровельные металлические фермы, в свою очередь, бывают двускатные, односкатные и прямые. За счет ребер жесткости металлические фермы не деформируются даже на больших пролетах, хотя с виду довольно хрупкие.

Также металлические фермы делят на виды по количеству поясов. Это плоские фермы, где узлы и стержни находятся в одной плоскости, и пространственные, более сложные, в которых пояса находятся в параллельных плоскостях.

Виды ферм

В зависимости от конструкции, расположения навеса, территориальных особенностей участка и других факторов, выбирается тип фермы. Их много, но в целом их можно с группировать по следующим категориям:

1. Прямоугольные фермы. Этот вариант может применяться при больших нагрузках на металлокаркас. Он формируется посредством объединения 4 круглых или профилированных труб, между которыми свариваются распорки. Все из перечисленных элементов могут соединяться между собой при помощи сварки, на болтовые соединения, на специальные коннекторы.

За счет того, что каркас рассчитан на большие нагрузки, металлокаркас может соединяться в трибуны, барные подвесы для освещения. В зависимости от назначения, каркас может быть изготовлен из нержавеющей или обычной трубы. В зависимости от нагрузки, диаметр и сечение трубы может меняться. В случае с круглой трубой, диаметр варьируется от 25 до 50 мм и даже более, с шагом в 5 мм и разной толщиной стенки.

2. Арочные фермы для навеса. Такой вариант наиболее сложен, и часто, в домашних условиях, без применения специального прокатного станка, арочная ферма не может быть изготовлена. Здесь важен точный прокат каждого элемента.

Виды ферм для навеса

В случае с навесами, арочная разновидность применяется на болтовом и сварочном соединении. При изготовлении крытых разборных платформ, монтаж выполняется на сборные клипсы для быстрого последующего демонтажа.

3. Плоские фермы для навеса. Этот тип конструкции наиболее дешевый в производстве. Для дома он вполне подойдет, поскольку выдержит нагрузку даже по площади более 50 квадратных метров. Именно такие удобно делать самому, изготовив макет и в дальнейшем собирая конструкцию по образу.

Фермы для навеса своими руками из профтрубы для быта зачастую собирают из материала сечением 40 на 40 мм, толщиной стенки детали от 2-3 мм. Шаг опор рассчитывается индивидуально. Возможность подобрать наклон позволяет спланировать разный конструктив. Плоские конструкции иногда образуют в квадратные фермы, усиливая несущую способность.

4. Треугольные фермы. Применение такого конструктива делает металлокаркас прочным, эстетичным, рассчитанным на большие нагрузки. В быту почти не задействован, поскольку дорого, но в промышленности, для обеспечения удобной установки световых и звуковых приборов. Если не применяется сварное соединение, то конструктив получается разборным, удобным в демонтаже.

В остальном, разновидности могут комбинироваться, что зависит от конкретной задачи и планируемых финансовых вложений в проект. Для дома применяется сварочное соединение с шагом между двумя отдельными фермами не более 1,75 метров.

Обзор видов

Деревянные фермы или конструкции, изготовленные из металлических дуг (или просто из металла), бывают самых разных видов. Так, например, популярными являются кованые фермы для навесов, а вот сооружения из дерева обычно используются реже. Следует иметь в виду, что фермы для навесов могут обладать различными размерами. Рассмотрим самые популярные из них.

Прямоугольные

Они актуальны в том случае, если на металлический каркас будет оказываться довольно большая нагрузка. Для того чтобы соорудить подобное сооружение, необходимо будет соединить 4 трубы. При этом между трубами в обязательном порядке необходимо расположить распорки. В качестве объединяющего материала могут использоваться болтовые соединения или специальные коннекторы. Также может использоваться сварка.

Как было сказано выше, прямоугольная конструкция рассчитана на большие нагрузки. В связи с этим фермы могут объединяться, например, в трибуны. Для создания прямоугольных ферм можно использовать как обычные металлические трубы, так и надежный нержавеющий материал.

Арочные

Арочный тип конструкции считается самым удобным. Благодаря форме сооружения существует возможность скрывать изгибающие линии в поперечных сечениях каркаса.

Если вы решили строить подобную ферму для навеса, то должны учесть тот факт, что материал арки подвергается сжатию, в связи с чем все расчеты нужно будет производить по особенному принципу.

Вес кровли, обрешетки и снежной нагрузки будет одинаково распределяться по всему навесу.

Плоские

Плоские фермы для навесов являются одними из самых бюджетных в производстве. Максимальная нагрузка по площади составляет 50 квадратных метров, соответственно, подобная конструкция предназначается исключительно для домашнего использования.

Треугольные

Обустраивая треугольную ферму для навеса, необходимо помнить о том, что данная конструкция по своим характеристикам является двускатной, при этом уклон сторон составляет 22-30 градусов. Установка подобной фермы актуальна в тех регионах, где выпадает большое количество снеговых осадков.

В то же время стоит помнить о том, что для данной конструкции свойственны некоторые недостатки, а именно – наличие острого узла, который расположен в основании, а также присутствие длинных центральных опор. Данные элементы значительно усложняют составление чертежа и схемы постройки.

Таким образом, при обустройстве собственной фермы для навеса следует внимательно подойти к выбору оптимальной формы конструкции.

Из чего изготавливают фермы для навеса

Лучше всего с задачей создания надежной фермы способна справиться металлическая трубная продукция с сечением прямоугольной или квадратной формы, которая обладает рядом преимуществ:

1. Обеспечение высокой прочности по причине наличия ребер жесткости. Если изделия с круглым сечением согнуть можно без проблем в домашних условиях, то с профильными трубами в этом случае возникнут проблемы.
2. Доступная стоимость за счет относительно несложной производственной технологии. Оптимальным выбором считаются горячекатаные изделия.
3. Удобная форма сечений. Процесс, как сделать ферму для навеса своими руками из труб с плоскими стенками, более простой в реализации по сравнению с трубной продукцией круглого диаметра. Эта особенность касается как использования для соединения болтов, так и сварочного оборудования.

При выборе материала ориентируются на определенные правила:

• если ширина проектируемого навеса до 450 сантиметров, тогда трубная продукция должна иметь сечение 40х20 миллиметров при 2-миллиметровой толщине стенок;
• когда ширина конструкции 450 –550 сантиметров, требуются трубы сечением 40х40 миллиметров, имеющие толщину стенок, равную 2 миллиметрам;
• если ширина навеса превышает 550 сантиметров, используемые изделия должны иметь размер сечения 60х30 или 40х40 миллиметров и толщину стенок 2 –3 миллиметра.

Также для сооружения конструкции можно использовать пиломатериалы. Правда, деревянные фермы для навеса в последние годы устанавливают крайне редко, но они имеют преимущества, которые заключаются в простоте изготовления и доступной цене.

Опорные конструкции, для изготовления которых используется натуральная древесина, состоят из элементов, образующих жесткие треугольные системы. Рекомендуемая высота для деревянных ферм — не меньше 20% от длины пролета.

Составление проекта навеса

Для того, чтобы правильно составить проект конструкции, необходимо учесть ряд важных факторов, без которых провести правильный расчет практически невозможно. К этим факторам можно отнести:

1. Назначение и место предполагаемого монтажа конструкции.
2. Габариты площади, которую навес будет закрывать.
3. Сила ветра, которая чаще всего бывает в месте постройки каркаса.
4. Максимальная снеговая нагрузка.
5. Размеры и технические параметры материала, которым будет накрыт каркас навеса.
6. Соответствие постройки общему архитектурному замыслу местности.

Общая методология расчёта

Фермы применяют там, где использовать цельную несущую балку нецелесообразно. Эти конструкции отличаются меньшей пространственной плотностью, при этом сохраняют устойчивость воспринимать воздействия без деформаций благодаря правильному расположению деталей.

Конструкционно ферма состоит из внешнего пояса и заполняющих элементов. Суть работы такой решётки довольно проста: поскольку каждый горизонтальный (условно) элемент не может выдержать полную нагрузку ввиду недостаточно большого сечения, два элемента располагаются на оси главного воздействия (силы тяжести) таким образом, чтобы расстояние между ними обеспечивало достаточно большое сечение поперечного среза всей конструкции. Ещё проще можно объяснить так: с точки зрения восприятия нагрузок ферму рассматривают так, будто она выполнена из цельного материала, при этом заполнение обеспечивает достаточную прочность, исходя лишь из расчётного приложенного веса.
Начать следует с определения общей конфигурации фермы. Обычно она имеет треугольный или трапециевидный профиль. Нижний элемент пояса располагают преимущественно горизонтально, верхний — под наклоном, обеспечивающим правильный уклон кровельной системы. Сечение и прочность элементов пояса при этом следует выбирать близкими к таким, чтобы конструкция могла поддерживать свой собственный вес при имеющейся системе опоры. Далее производится добавление вертикальных перемычек и косых связей в произвольном количестве. Конструкцию нужно отобразить на эскизе для визуализации механики взаимодействия, указав реальные размеры всех элементов. Далее в дело вступает её величество Физика.

Определение сочетанных воздействий и реакции опоры

Из раздела статики школьного курса механики мы возьмём два ключевых уравнения: равновесия сил и моментов. Их мы будем применять, чтобы вычислить реакцию опор, на которые положена балка. Для простоты вычислений опоры будем считать шарнирными, то есть не имеющими жёстких связей (заделки) в точке касания с балкой.

На эскизе нужно предварительно отметить шаг обрешётки системы кровли, ведь именно в этих местах должны находиться точки сосредоточения приложенной нагрузки. Обычно именно в точках приложения нагрузки и размещаются узлы схождения раскосов, так проще выполнить расчёт нагрузки. Зная общий вес кровли и число ферм в навесе, нетрудно вычислить нагрузку на одну ферму, а фактор равномерности покрытия определит, равны ли будут приложенные силы в точках сосредоточения, или же они будут отличаться. Последнее, к слову, возможно, если в определённой части навеса один материал покрытия сменяется другим, имеется проходной трап или, например, зона с неравномерно распределённой снеговой нагрузкой. Также воздействие на разные точки фермы будет неравномерным, если её верхняя балка имеет скругление, в этом случае точки приложения силы нужно соединить отрезками и рассматривать дугу как ломанную линию.

Когда все действующие усилия проставлены на эскизе фермы, приступаем к вычислению реакции опоры. Относительно каждой из них ферму можно представить не иначе как рычаг с соответствующей суммой воздействий на него. Чтобы вычислить момент силы в точке опоры, нужно умножить нагрузку на каждую точку в килограммах на длину плеча приложения этой нагрузки в метрах. Первое уравнение гласит, что сумма воздействий в каждой точке и равняется реакции опоры:

• 200 · 1,5 + 200 · 3 + 200 · 4,5 + 100 · 6 = R2 · 6 — уравнение равновесия моментов относительно узла а, где 6 м — длина плеча)
• R2 = (200 · 1,5 + 200 · 3 + 200 · 4,5 + 100 · 6) / 6 = 400 кг

Второе уравнение определяет равновесность: сумма реакций двух опор будет в точности равна приложенному весу, то есть зная реакцию одной опоры, можно легко найти значение для другой:

• R1 + R2 = 100 + 200 + 200 + 200 + 100
• R1  = 800 – 400 = 400 кг

Но не ошибитесь: здесь также действует правило рычага, поэтому если ферма имеет существенный вынос за одну из опор, то и нагрузка в этом месте будет выше пропорционально разнице расстояний от центра масс до опор.

Дифференциальный расчёт усилий

Переходим от общего к частному: теперь необходимо установить количественное значение усилий, действующих на каждый элемент фермы. Для этого перечисляем каждый отрезок пояса и заполняющие вставки списком, затем каждый из них рассматриваем как сбалансированную плоскую систему.

Для удобства вычислений каждый соединительный узел фермы можно представить в виде векторной диаграммы, где векторы воздействий пролегают по продольным осям элементов. Всё, что нужно для вычислений — знать длину сходящихся в узле отрезков и углы между ними.

Начинать нужно с того узла, для которого в ходе вычисления реакции опоры было установлено максимально возможное число известных величин. Начнём с крайнего вертикального элемента: уравнение равновесия для него гласит, что сумма векторов сходящихся нагрузок равна нулю, соответственно, противодействие силе тяжести, действующей по вертикальной оси, эквивалентно реакции опоры, равной по величине, но противоположной по знаку. Отметим, что полученное значение — лишь часть общей реакции опоры, действующая для данного узла, остальная нагрузка придётся на горизонтальные части пояса.

Узел b

• -100 + S1 = 0
• S1 = 100 кг

Далее перейдём к крайнему нижнему угловому узлу, в котором сходятся вертикальный и горизонтальный сегменты пояса, а также наклонный раскос. Сила, действующая на вертикальный отрезок, вычислена в предыдущем пункте — это давящий вес и реакция опоры. Сила, действующая на наклонный элемент, вычисляется по проекции оси этого элемента на вертикальную ось: из реакции опоры вычитаем действие силы тяжести, затем «чистый» результат делим на sin угла, под которым раскос наклонён к горизонтали. Нагрузка на горизонтальный элемент находится также путём проекции, но уже на горизонтальную ось. Только что полученную нагрузку на наклонный элемент мы умножаем на cos угла наклона раскоса и получаем значение воздействия на крайний горизонтальный сегмент пояса.

Узел a

• -100 + 400 – sin(33,69) · S3 = 0 — уравнение равновесия на ось у
• S3 = 300 / sin(33,69) = 540,83 кг — стержень 3 сжат
• -S3 · cos(33,69) + S4 = 0 — уравнение равновесия на ось х
• S4 = 540,83 · cos(33,69) = 450 кг — стержень 4 растянут

Таким образом, последовательно переходя от узла к узлу, необходимо вычислить действующие в каждом из них силы. Обратите внимание, что встречно направленные векторы воздействий сжимают стержень и наоборот — растягивают его, если направлены противоположно друг от друга.

Определение сечения элементов

Когда для фермы известны все действующие нагрузки, пора определяться с сечением элементов. Оно не обязательно должно быть равным для всех деталей: пояс традиционно выполняют из проката более крупного сечения, чем детали заполнения. Так обеспечивается запас надёжности конструкции.

где: Fтр — площадь поперечного сечения растянутой детали; N — усилие от расчётных нагрузок; Ry — расчётное сопротивление материала; γс — коэффициент условий работы.

Если с разрывающими нагрузками для стальных деталей всё относительно просто, то расчёт сжатых стержней производится не на прочность, а на устойчивость, так как итоговый результат количественно меньше и, соответственно, считается критическим значением. Рассчитать можно на онлайн-калькуляторе, а можно и вручную, предварительно определив коэффициент приведения длины, определяющий, на какой части общей протяжённости стержень способен изгибаться. Этот коэффициент зависит от метода крепления краёв стержня: для торцевой сварки это единица, а при наличии «идеально» жёстких косынок может приближаться к 0,5.

где: Fтр — площадь поперечного сечения сжатой детали; N — усилие от расчётных нагрузок; φ — коэффициент продольного изгиба сжатых элементов (определяется по таблице); Ry — расчётное сопротивление материала; γс — коэффициент условий работы.

Также нужно знать минимальный радиус инерции, определяемый как квадратный корень из частного от деления осевого момента инерции на площадь сечения. Осевой момент определяется формой и симметрией сечения, лучше взять это значение из таблицы.

где: ix — радиус инерции сечения; Jx — осевой момент инерции; Fтр — площадь сечения.

Таким образом, если разделить длину (с учётом коэффициента приведения) на минимальный радиус инерции, можно получить количественное значение гибкости. Для устойчивого стержня соблюдается условие, что частное от деления нагрузки на площадь поперечного сечения не должно быть меньше произведения допустимой сжимающей нагрузки на коэффициент продольного изгиба, который определяется значением гибкости конкретного стержня и материалом его изготовления.

где: lx — расчётная длина в плоскости фермы; ix — минимальный радиус инерции сечения по оси x; ly — расчётная длина из плоскости фермы; iy — минимальный радиус инерции сечения по оси y.

Обратите внимание, что именно в расчёте сжатого стержня на устойчивость отображена вся суть работы фермы. При недостаточном сечении элемента, не позволяющем обеспечить его устойчивость, мы вправе добавить более тонкие связи, изменив систему крепления. Это усложняет конфигурацию фермы, но позволяет добиться большей устойчивости при меньшем весе.

Изготовление деталей для фермы

Точность сборки фермы крайне важна, ведь все расчёты мы проводили методом векторных диаграмм, а вектор, как известно, может быть только абсолютно прямым. Поэтому малейшие напряжения, возникающие вследствие искривлений из-за неправильной подгонки элементов, сделают ферму крайне неустойчивой.

Сначала нужно определиться с размерами деталей внешнего пояса. Если с нижней балкой всё достаточно просто, то для нахождения длины верхней можно воспользоваться либо теоремой Пифагора, либо тригонометрическим соотношением сторон и углов. Последнее предпочтительно при работе с такими материалами, как угловая сталь и профильная труба. Если угол ската фермы известен, его можно вносить как поправку при подрезке краёв деталей. Прямые углы пояса соединяются подрезкой под 45°, наклонные — путём добавления к 45° угла наклона с одной стороны стыка и вычитанием его же с другой.

Детали заполнения вырезают по аналогии с элементами пояса. Основная загвоздка в том, что ферма — изделие строго унифицированное, а потому для её изготовления потребуется точная деталировка. Как и при расчёте воздействий, каждый элемент нужно рассматривать индивидуально, определяя углы схождения и, соответственно, углы подреза краёв.

Довольно часто фермы изготавливают радиусными. Такие конструкции имеют более сложную методику расчёта, но большую конструкционную прочность, обусловленную более равномерным восприятием нагрузок. Изготавливать скругленными элементы заполнения смысла нет, а вот для деталей пояса это вполне применимо. Обычно арочные фермы состоят из нескольких сегментов, которые соединяются в местах схождения заполняющих раскосов, что нужно учитывать при проектировании.

Сборка на метизах или сваривание?

В заключение было бы неплохо обозначить практическую разницу между способами сборки фермы свариванием и с помощью разъёмных соединений. Начать следует с того, что сверление в теле элемента отверстий под болты или заклёпки практически не влияет на его гибкость, а потому на практике не учитывается.

Когда речь зашла о способе скрепления элементов фермы, мы установили, что при наличии косынок длина участка стержня, способного изгибаться, существенно сокращается, за счёт чего можно уменьшить его сечение. В этом преимущество сборки фермы на косынках, которые крепятся сбоку к элементам фермы. В таком случае особой разницы в методе сборки нет: длины сварочных швов будет с гарантией достаточно, чтобы выдержать сосредоточенные напряжения в узлах.

Если же сборка фермы производится стыкованием элементов без косынок, здесь нужны особые навыки. Прочность всей фермы определяется наименее прочным её узлом, а потому брак в сваривании хотя бы одного из элементов может привести к разрушению всей конструкции. При недостаточном навыке ведения сварочных работ рекомендуется провести сборку на болтах или заклёпках с использованием хомутов, угловых кронштейнов или накладных пластин. При этом крепление каждого элемента к узлу должно осуществляться не менее чем в двух точках

Создание навеса из профильной трубы

Конструкция навеса особой сложностью не отличается. Если чертеж навеса и необходимые для его сборки материалы уже есть, то можно приступить непосредственно к обустройству конструкции.

Изготовление навеса из профильной трубы осуществляется по следующему алгоритму:

1. Сначала размечается и подготавливается участок под навес. Нужно подобрать место для фундаментных ям и выкопать их, а потом засыпать дно всех ям щебнем. В ямах устанавливаются закладные элементы, после чего фундамент заливается цементным раствором.
2. К нижним частям стоек навеса привариваются стальные детали квадратной формы, размер которых совпадает с габаритами закладных деталей, как и диаметр отверстий под болты. Когда раствор застынет, столбы для навеса из профильной трубы прикручиваются к закладным деталям.
3. Следующий шаг – сборка каркаса. Профильная труба на этом этапе размечается и разрезается на необходимые куски, и только после этого может осуществляться изготовление ферм из профильной трубы для навеса. Сначала при помощи болтов крепятся боковые фермы, потом фронтальные перемычки, а последними при необходимости обустраиваются раскосные решетки. Собранный каркас устанавливается на стойки и фиксируется выбранным способом.

Размеры конструкции

В зависимости от места расположения фермы, ее формы и погодных условий проводится укрытие определенным материалом: металлический профиль, поликарбонат, профильный настил, асбестовые листы и др.

Каждый из материалов имеет свои стандартные размеры. Эти размеры могут служить основой при расчете общей длины конструкции, размеров между опорами. Для этого ширину и длину фермы надо сделать кратной размеру плит. Если размеры фермы рассчитывать под размеры плит, которыми она будет накрываться, то это уменьшит строительные отходы. Размер панели при расчете необходимо учитывать с учетом нагрузки, которую будет нести вся конструкция.

Характерным отличием может быть то, что в случае, когда общая длина фермы превысит 36 метров, необходимо выполнить строительный подъем.

Расчет высоты конструкции проводится исходя из того, для каких целей она изготавливается. Готовая конструкция не должна быть меньше 1.8 метра, средней высоты человека. Если конструкция монтируется под большой автомобиль (внедорожник, микроавтобус), то над крышей автомобиля должно быть вентиляционное пространство не менее 10 см.

Типы навесных строений

Навесы из профтрубы классифицируют по типу опорной и стропильной систем.
Тип опорной системы зависит от места расположения навеса относительно других строений. Разделяют пристроенные, консольные и отдельностоящие конструкции.

Так как крыша – основная часть навесной конструкции, сложность возведения навеса зависит именно от формы кровли.

По типу стропильной системы выделяют одно– и двускатные, арочные и шатровые навесы.

Форма крыши и материал

От угла наклона навеса зависит длина стропил под его монтаж и марка кровельного материала.

Угол наклона от 22 до 30 градусов. Такой угол устанавливается на фермах, которые монтируются в регионах с высокой уровнем выпадения снежных осадков. Предпочтение тут отдается поясу из профильной труби треугольной формы. Крышу такого навеса рекомендуется накрывать прямыми асбестовыми или волнистыми листами, разного рода металлическим профилем.

Угол наклона от 15 до 22 градусов. Крыши навесов с таким углом наклона монтируются при высоких показателях ветровых нагрузок и имеют двускатную форму. Они отличаются небольшой парусностью и укрываются зачастую металлическими кровельными покрытиями.

Угол наклона от 6 до 15 градусов. Самые простые односкатные навесы. Могут накрываться поликарбонатом или профильным настилом.

Для определения несущей способности крыши или допустимой нагрузки, которую она может выдержать, рекомендуется использовать онлайн калькулятор.

Последовательность работ

Сборку каркаса из металлических профилей должен проводить только специалист по сварочным работам. Это ответственное дело требует знаний и умелого обращения с инструментом. Надо не только понимать, как сварить ферму из профильной трубы. Важно, какие узлы правильнее собрать на земле, и лишь потом поднимать на опоры. Если сооружение тяжелое, для монтажа потребоваться техника.

Обычно процесс монтажа проходит в такой последовательности:

1. Выполняется разметка участка. Устанавливаются закладные детали, вертикальные опоры. Нередко в ямы сразу помещают металлические трубы, а потом бетонируют. Вертикальность установки проверяется отвесом. Для контроля параллельности натягивается шнур или нить между крайними стойками, остальные выставляются по полученной линии.
2. Продольные трубы сваркой фиксируют к опорам.
3. На земле сваривают узлы и элементы ферм. С помощью раскосов и перемычек соединяют пояса конструкции. Потом блоки следует поднять на нужную высоту. Их приваривают к продольным трубам по участкам размещения вертикальных опор. Между фермами по скату вваривают продольные перемычки для дальнейшего крепления кровельного материала. В них проделывают отверстия под крепеж.
4. Тщательно зачищаются все соединительные участки. Особенно верхние грани каркаса, куда в дальнейшем ляжет кровля. Поверхность профилей очищается, обезжиривается, обрабатывается грунтовкой и окрашивается.

Специалисты советуют выполнять столь ответственные работы только при наличии соответствующего опыта. Мало знать в теории, как правильно сварить ферму из профильной трубы. Сделав что-то неправильно, проигнорировав нюансы, домашний мастер рискует. Навес сложится и рухнет. Пострадает все, что под ним будет – авто или люди. Поэтому возьмите знания на вооружение!

Классификация односкатных навесов

Односкатные навесы довольно распространенный вид строительной конструкции, который встречается как в частном секторе (жилые строения, приусадебные участки), так и в городской и промышленной инфраструктуре (козырьки к зданиями, крытые площадки, автостоянки, остановочные комплексы и т.д.). Вариантов исполнения односкатных навесов огромное количество и ограничивается лишь фантазией заказчика.

Однако, для простоты понимания данного типа конструкции, можно разделить односкатные навесы на несколько основных категорий.

По типу использованного материала:

1. Деревянные
2. Металлические
3. Комбинированные

Крыши и навесы из поликарбоната в садово-огородничьем хозяйстве

Арки из поликарбоната считаются наиболее удачной формой крыши для возведения парничка под рассаду или теплицы на приусадебном участке. Причины те же — высокая устойчивость арочной конструкции к порывам ветра и хорошая теплоизоляция поликарбоната.

Самый простой парник может быть построен из алюминиевых гимнастических колец, используемых в качестве спортивного снаряда. Трубчатое алюминиевое кольцо разрезается и выгибается в форме дуги. Каркас или основу для теплицы спаивают из полипропиленовых водопроводных труб, готовые дуги просто вставляют в припаянные муфты или просверленные отверстия. Кровельное покрытие из сотового поликарбоната чаще всего делают съемными. Это удобно в случае использования конструкции в качестве парника. Вырезанный по размеру лист поликарбоната просто укладывается поверх алюминиевых дуг и крепится накладками.

Монтаж арочной теплицы из поликарбоната можно выполнить на выложенные на поверхности грунта кирпичи или цементно-песчаную плитку. С повышением температуры и наступлением теплых деньков нижнюю кромку поликарбоната ослабляют и приподнимают, обеспечивая вентиляцию и нормальный приток воздуха в помещение теплицы.

На основе арочного навеса можно построить полноценную зимнюю теплицу в полный рост. Использование поликарбоната позволит снизить расходы на обогрев помещения примерно на 40% в сравнении со стеклянными и пленочными конструкциями.

Применение металлопрофиля

Металлопрофиль хорошо подходит для возведения навесов как хозяйственного, так и рекреационного назначения. Рекреационные применяются в качестве защиты от солнца и ветра над бассейнами, детскими площадками.

Хозяйственный навес сооружается в месте обустройства летней кухни, складирования хозяйственного инвентаря или в месте стоянки автомобиля. Конструкция навеса может быть отдельно стоящей или быть продолжением дома. В первом случае навес возводится на отдельных опорах, а во втором – одной или двумя сторонами опирается на стену дома.

Односкатный навес

Наиболее простой в установке – односкатный навес. При его возведении один ряд опор ниже второго, из-за чего лист металлопрофиля монтируется под наклоном. За счет такой конструкции крыши снег беспрепятственно сходит вниз.

Существуют и другие типы конструкций из металлопрофиля: двухскатные, арочные. В первом случае будет сложнее выполнить каркас и больше подбирать листов металлопрофиля для перекрытия кровли. Двускатный навес зачастую используется для защиты большого участка от ветра и дождя. Он более устойчивый к неблагоприятным погодным условиям.

Для выполнения арочного навеса необходимо будет воспользоваться услугами профессионалов. Арочную конструкцию сделать самому довольно сложно. Поэтому зачастую устанавливаются односкатные навесы.

Профнастил в качестве кровельного материала зачастую выбирают за счет его преимуществ:

• Экологичности.
• Долговечности.
• Стойкости к ультрафиолету.
• Стойкости к низким температурам.
• Долговечности.
• Прочности.
• Приемлемой стоимости.
• Простоты в уходе.
• Пожаробезопасности.

Помимо всех преимуществ профнастил легко можно смонтировать своими руками. Соорудить конструкцию можно без посторонней помощи, но при условии, что навес будет небольших размеров. Навес из металлопрофиля может преобразить экстерьер дома, если работу по его установке провести со знанием дела.

Большинство производителей предлагают готовый набор для сборки навеса. Достаточно разобраться в готовых чертежах и по ним собрать каркас. Но такой вариант обойдется дороже, чем сборка каркаса из отдельных профильных труб. В случае последнего варианта придется потратить время на подборку, подрезку опор.

Навес арочного типа во дворе

Обустройство навеса идеально подходит в качестве места хранения на открытой площадке авто и мототехники, материальных ценностей, которым противопоказана влага и требуется постоянное проветривание. Арочный навес из поликарбоната для автомобиля обеспечивает качество хранения техники, на уровне отапливаемого и вентилируемого гаража, и в первую очередь благодаря прозрачной кровле и сквозняку.

Навес арочного типа можно рекомендовать для защиты входных дверей, особенно для зданий, у которых вход в дом расположен не в центре фасада, а смещен к углу. Обычно в такой ситуации крышу над крыльцом изрядно треплет порывами ветра, поэтому использование прочной и жесткой арочной конструкции козырька обеспечит необходимую долговечность и надежность.

Кроме того, арочная конструкция ферм выдерживает любую толщину снега, а прозрачный поликарбонат хорошо прогревается на солнце и быстро освобождается от ледово-снеговой шапки. В солнечную погоду любая влага и вода, попавшая под козырек, высыхает так же быстро, как и на открытом пространстве.

Вариант арочного навеса для теплицы

Если в доме имеется трубогибочный станок и сварочный инвертор, то в качестве первого опыта можно построить небольшую тепличку для выращивания овощей или рассады. В качестве базового материала лучше всего использовать водопроводную трубу на ½ дюйма.

Совет! Обычно несущие элементы арочного навеса – дуги и контрдуги изготавливают из квадратной трубы сечением 20х20 мм и более, но для небольшой теплицы 2,5х5 м использование квадрата является избыточным, как по прочности, так и по цене.

Кроме того, гнуть арочные дуги маленького радиуса на трубогибочном станке очень непросто даже для профессионала. В данном случае, чем тоньше водопроводная труба, тем проще получить требуемую кривизну крыши навеса. Согнуть заготовку квадратного профиля так, чтобы дуга осталась плоской и не превратилась в спираль, далеко не так просто, как может показаться с первого взгляда.

Простенькая конструкция арочной теплицы не требует специальных расчетов, нужно будет лишь вырезать листы поликарбоната так, чтобы на дугах кромки ложились с перехлестом. Нижнюю часть каркаса и поперечины можно изготовить из бруса полипропиленовой трубы или квадрата.

Геометрия расчета

Как правило, для любительских конструкций арочных навесов используются балки и металлопрокат с сечением профиля заведомо большим, чем это требуется из расчета оптимизации несущей способности.

Для примера можно использовать параметры фермы длиной 3 м из профиля 30х30 мм, используемой в арочном навесе 6х3 м, приведенном выше. Одна трехметровая нитка выдерживает 50 кг распределенной нагрузки. Ферма из двух ниток с диагональными распорками выдерживает более 450 кг распределенной нагрузки.

Если посмотреть на диаграмму распределения нагрузки на арочной конструкции, то становится понятно, что на ферму будут давить 50 % снегового покрова, находящегося в центральной части кровли. Поэтому в реальности арка способна без проблем удержать до 600 кг нагрузки или 2400 кг на всей площади, крытой поликарбонатом.

Чем больше кривизна дуги, тем больше запас прочности. Поэтому расчет арочного навеса обычно выполняют по линейным размерам с помощью геометрического построения на схеме или используют специализированные программы.

На что нужно обратить внимание

В первую очередь нужно помнить, что нельзя просто заменить фермовую конструкцию обычной дугой, согнутой из металлопрофиля квадратного сечения.

Под нагрузкой дуга оказывает давление на опоры не только в вертикальном, но и в горизонтальном направлении. В результате вертикальные стойки, удерживающие арочную крышу, могут быть выдавлены в стороны. Чтобы избежать подобной ситуации, опоры необходимо связать горизонтальной поперечиной.

У арочных навесов имеется существенный недостаток, из-за того, что крыша устанавливается на относительно высоких и тонких опорах. Чтобы избежать раскачивания или крена, оголовки стоек перевязывают распорками или дополнительными раскосами. Это особенно важно при использовании в качестве покрытия листового поликарбоната.

Если металлическая кровля при небольших деформациях арки практически никогда не отслаивается, то при деформации каркаса под поликарбонатом покрытие из пластика может быть оборвано с креплений.

Сделать самому или заказать

Фермы для навеса над машиной или кровли беседки имеют небольшие размеры и простую конструкцию – чаше всего треугольную с несколькими подкосами и стойками. Выполнить такую конструкцию можно и самостоятельно, если у Вас имеются хотя бы начальные навыки сварщика и Вы не боитесь осваивать новые работы.

Но изготовление ферм требует аккуратности, наличия помощника, очень ровного участка в усадьбе – для раскладки и сварки конструкций, наличия сварочного аппарата и времени. Можно заказать готовые конструкции на заводе или строительной фирме, а смонтировать самому.

Цена готовых изделий

Помимо того, что фермы можно изготовить самому, их ещё можно купить готовыми. Но, если вы хотите что-то изысканное, то вам будет проблематично сделать покупку, поскольку всё рассчитано под типовые проекты. Если же вы готовы к тому, что вам предложат, тогда соглашайтесь на типовые решения, но будьте готовы переплатить.

В среднем, если односкатная конструкция фермы по себестоимости обходится в районе 1500 руб., то за погонный метр, специалисты берут от 1000 руб. С необходимым количеством поперечин, которые мы указали в расчёте, изделие в готовом виде будет стоить не менее 4000 рублей за единицу.

Таким образом, только за 5 наших ферм, необходимых для обустройства навеса 6 на 4 м, нам придётся заплатить 20000 руб. Цена фермы для навеса кусается и не доступна для каждого. В остальном, будьте готовы платить за изготовление самого навеса. В работу войдет бетонирование, столярные работы, покупка металла на столбы, а также другие виды решённых задач.

В любом случае, покупать готовый вариант это дорого, поскольку вы переплачиваете до 300%. Никакой трудности в том, чтобы сварить ферму для навеса самостоятельно нет, особенно если вы хотя бы когда-то работали со сварочным оборудованием. Современный инвертор позволяет решать сложные задачи, даже если вы новичок сварочного дела.

Проектируем ферму и ее элементы

Итак, что такое ферма? Это конструкция, которая связывает опоры в единое целое. Среди ее преимуществ: высокая прочность, отличные показатели эксплуатации, невысокая стоимость и хорошая устойчивость к деформациям и внешним нагрузкам.

Благодаря тому, что такие фермы обладают высокой несущей способностью, их ставят под любые кровельные материалы, независимо от их веса.

Использование в строительстве металлических ферм из прямоугольных замкнутых профилей считается одним из самых рациональных решений. И неспроста:

1. Главный секрет в экономии, благодаря удобному соединению всех элементов решетки.
2. Еще одно ценное преимущество профильных труб для ферм – это равная устойчивость в двух плоскостях, замечательная обтекаемость и удобство эксплуатации.
3. При своем малом весе такие фермы выдерживают серьезные нагрузки.

Отличаются стропильные фермы по очертанию поясов, типу сечения стержней и видам решетки. И при правильном подходе вы самостоятельно сможете сварить и установить ферму из профильной трубы любой сложности. Даже такую:

Чертежи и схемы

При изготовлении металлоконструкций выполнение чертежа с точными размерами обязательно! Это позволит закупить нужное количество материала, сэкономит время при сборке и подготовке заготовок, позволит без проблем проконтролировать размеры металлоконструкции в процессе монтажа и уже готового сооружения. В данном случае от точности сборки зависит безопасность Вас и Ваших домочадцев – рухнувшее от снега или от ветра сооружение может принести много бед.

Несколько советов относительно монтажа своими руками

Сварка перед болтовыми соединениями имеет ряд значительных преимуществ:

• отсутствие утяжеления конструкции болтами;
• устойчивость к деформациям;
• продолжительный срок эксплуатации;
• меньшая стоимость проведения работ;
• равномерное распределение веса металла;
• быстрое возведение фермы.

Единственным случаем, когда следует отдать предпочтение болтам – это применение оцинкованных труб, поскольку сварка разрушает слой цинка, в результате чего возможно появление коррозии.

Как рассчитать ферму

Для изготовления фермы необходимо знать ее длину, высоту, угол наклона и особенности участка. Не всегда удается учесть все факторы, но сделать хотя бы минимальные расчеты можно самостоятельно.

Обратите внимание! Чтобы не делать сложных построений, особенно для ферм сложной конструкции, и не ошибиться в расчетах, можно воспользоваться онлайн-калькулятором. Такие калькуляторы часто бывают на сайтах кровельных, трубопрокатных и строительных организаций.

Правила расчета

Перед непосредственным выполнением каких-либо работ, связанных с формированием навеса из ферм, требуется предварительно заняться грамотными расчетами, чтобы определиться с нужным количеством элементов, с их размерами и иными параметрами. Только в этом случае можно избежать ошибок в работе и получить действительно качественный результат.

Важно! Расчет может производиться вручную или с использованием специальных калькуляторов, которые свободно представлены в интернете, причем второй вариант считается самым актуальным.

Рассчитать ферму для навеса достаточно просто, для чего выполняются последовательные этапы:

• Первоначально выбирается, какова будет структура фермы. Она может быть арочной или прямой, односкатной или двускатной. Каждый вид имеет свой внешний вид и характеристики, поэтому первоначально учитывается, какие функции будут выполняться навесом, а также какие другие материалы будут использоваться во время работы. Дополнительно берутся в расчет личные предпочтения владельцев сооружения.
• Решается, какими размерами будет обладать будущее сооружение, причем если увеличивается высота навеса, то возрастает его несущая способность, поэтому во время работы непременно монтируются надежные и прочные ребра жесткости, повышающие прочность всей конструкции.
• Нередко требуется создавать пролеты, которые по размеру превышают 36 м., а в такой ситуации надо определить изгиб погашения.
• Во время расчета учитывается, какими характеристиками будут обладать панели фермы, для чего определяется расстояние между основными элементами, которые передают нагрузку.
• В конце расчетов следует определить, каково расстояние между одним и другим узлом системы. Обычно для этого используется ширина панелей.

Важно! Можно не только самостоятельно заниматься расчетами, но и найти в интернете уже готовые проекты, в которые только подставляются нужные параметры, что позволит избежать ошибок и получить быстрый и правильный результат.

Таким образом, расчет фермы для навеса должен учитывать множество особенностей, чтобы получить грамотный результат.

Рассчитываем уклон

Допустимый уклон одно–, двухскатной и шатровой кровли находится в диапазоне от 6 до 35 градусов, у мансардной и арочной крыши угол наклона нижней части может быть значительно больше.

Для разных типов кровель требуется разный уклон и соотношение длины и высоты фермы различается:

Тип крыши Угол наклона крыши Соотношение длина:высота фермы

Обратите внимание! У мансардной крыши в таблице указан угол наклона нижней части кровли. Уклон верхней части выбирается, как для двухскатной.

Для дальнейших расчетов необходимо выполнить чертеж.

Рекомендуем ознакомиться:  Какое очистительное средство выбрать для устранения засоров канализационной системы

Если ферма состоит из прямолинейных элементов, на чертеже ее разбивают на прямоугольные треугольники. Длину труб для выполнения поясов вычисляют по теореме Пифагора:

a²+b²=c²,

где a и b – катеты прямоугольника, то есть стороны, прилежащие к прямому углу, а c – противолежащая прямому углу гипотенуза.

Самыми простыми являются расчеты односкатной фермы, так как у нее a – длина, b – высота, гипотенуза c – это скат фермы. Соответственно, длина ската вычисляется по формуле:

c=√a²+b².

Если требуется изготовить стропильную систему для арочной крыши, длину верхнего пояса (с) вычисляют по формуле длины окружности:

с =1,57*(b+a/2).

Затем рассчитывают расположение элементов внутренней решетки таким образом, чтобы они делили нижний и верхний пояса на равные участки. При использовании укосов угол их наклона должен находиться в промежутке от 35 до 50 градусов.

Обратите внимание! Наилучшим же считается угол в 45 градусов – самый удобный для расчетов, простой в нарезке труб и надежный в готовой конструкции.

Участок для установки сооружения

Прежде чем возводить навес, беседку или жилое здание с каркасом из профтрубы, необходимо выбрать участок, где это будет безопасно для окружающей среды, людей и самой постройки.

Важно учесть такие факторы, как:

• Погодные условия, характерные для местности: насколько снежными бывают зимы, дождливыми – весна и осень, каковы скорость и направление ветра. Климатические явления оказывают на кровлю переменные нагрузки, которые ферма должна выдержать.
• Уровень сейсмической активности: бывают ли колебания почвы, землетрясения, оползни. Чем выше этот показатель, тем прочнее должна быть постройка, чтобы не разрушиться в случае чрезвычайной ситуации. С другой стороны, в особо сейсмически опасных регионах нередко устанавливают легкие разборные конструкции, которые при землетрясении легко разрушаются, но при этом не наносят существенного вреда окружающему пространству и людям и легко поддаются ремонту.
• Особенности почвы и вес конструкции. Эти два параметра взаимосвязаны. На плотных и каменистых грунтах устойчивой будет даже тяжелая каркасная постройка со сложной стропильной системой. На песчаных и супесчаных почвах, а также при высоком уровне грунтовых вод нужно возводить облегченные постройки или делать для них глубокий свайный фундамент.
• Расположение относительно других построек. Желательно располагать малые архитектурные формы с металлокаркасом таким образом, чтобы более высокие и тяжелые строения закрывали более низкие и легкие от порывов ветра.

Как собирается каркас?

После того как будут полностью готовы фермы, имеющие оптимальные параметры и размеры, можно приступать к формированию металлического каркаса. Для этого выполняются действия:

• Выбирается место, которое будет применяться для возведения конструкции. На него наносится разметка, на основании которой будут выполняться все последующие действия.
• Производится грамотная установка опор, которые надежно бетонируются, причем они должны располагаться строго вертикально. Во время работы непременно надо пользоваться уровнем или отвесом, так как только эти инструменты гарантируют действительно получение ровной конструкции.
• К стойкам присоединяются квадратные трубы, для чего придется пользоваться сварочным аппаратом.
• Монтаж ферм осуществляется непосредственно на земле, причем к полученным поясам надо приварить перемычки и раскосы. Они должны находиться как вверху, так и внизу. Только после этого можно поднять готовые элементы, которые привариваются к опорам.
• Для крепления поликарбоната в качестве основы выступают перемычки, причем они фиксируются к каждой ферме, а расстояние между ними должно быть равно примерно полметра.
• После изготовления конструкции надо хорошо и тщательно зачистить металлические элементы, которые далее покрываются грунтовкой и красятся. Только тщательная и надежная защита обеспечит долговечность конструкции, так как на ней не начнется процесс коррозии.

Таким образом, создать каркас для навеса из ферм достаточно легко, для чего надо только заранее уделить внимание грамотным расчетам и точно следовать правильной инструкции для создания конструкции.

Видео по теме:

Параметры» расходных материалов

Параметры труб, используемых для изготовления поясов и внутренней решетки рассчитывают, исходя из ширины строения, параметров опор каркаса и особенностей кровельного материала.

Для перемычек используют либо те же трубы, что и для изготовления поясов, либо чуть меньшего сечения.

Основные рекомендации

Чтобы процедура создания конструкции была легкой и не сопровождалась какими-либо сложностями и недостатками, рекомендуется учитывать некоторые советы:

• навес должен обладать скатом с углом от 25 до 30 градусов, а иначе с него не будет сходить снег;
• выбирать следует профильные трубы, стенки которых не меньше 3 мм в толщину;
• между фермами оставляется расстояние, которое не будет превышать 1,75 м, а иначе листы поликарбоната будут сильно провисать;
• требуется, чтобы поликарбонат выходил за пределы каркаса примерно на 15 см, чтобы на металлические элементы не попадали осадки;
• не рекомендуется для креплений листов поликарбоната пользоваться тяжелыми болтами, которые значительно повышают вес конструкции;
• во время сварки надо учитывать все правила безопасности, а если вовсе отсутствует опыт работы, то лучше всего довериться специалистам.
  Таким образом, фермы для навеса могут обладать разными формами и могут создаваться из разных материалов. Оптимальным считается использование элементов из металла, которые заранее правильно рассчитываются, а только потом привариваются к стойкам и соединяются друг с другом. Чтобы полученная конструкция прослужила длительное время, требуется защитить металлические элементы от коррозии специальными составами, а также заранее произвести грамотные расчеты. В этом случае навес будет прекрасно справляться с сильным ветром или большим количеством снега.

Программы для расчёта навеса на Windows

Простые программы, которые помогают в расчёте веса конструкций из металлического профиля:

Metcalc

Онлайн-калькулятор Metcalc с бесплатным доступом для расчёта массы металлических изделий. Для работы в нём достаточно задать основные технические параметры (длину и сортамент, габариты и толщину стенок профиля).

В программу заложены все существующие ГОСТы, она выдаёт стабильно точные результаты. Также она умеет делать обратные расчёты, то есть при указании массы и типоразмера выдаёт длину проката.

«Перпендикуляр.про»

Программа perpendicular.pro отличается от предыдущих тем, что позволяет производить расчёт материалов для арочных конструкций. Программа предельно проста в использовании. Нужно задать основные параметры арки (ширина, длина и высота) и нажать «рассчитать».

После этого пользователь получает общую длину изгиба и полную площадь навеса. Минус калькулятора – отсутствие в расчётах радиуса изгиба.

Sopromat.org

Программа «Сопромат», которая умеет выполнять полноценные расчёты металлоконструкций. Софт бесплатный и подходит для вычисления параметров статически неопределённых рам, балок и ферм. Для расчётов она использует метод конечных элементов.

Сервис подойдёт практикующим строителям-инженерам и студентам для создания курсовых и дипломных работ. 

Функционал программы достаточно широкий и включает:

• расчёт реакции у опор;
• определение перемещений в узлах;
• строительство эпюр (Q, M, P);
• сохранение чертежей и эскизов в разных форматах;
• экспорт созданных файлов в DXF чертежах.

Sopromatguru

Функционал этой программы Sopromatguru частично доступен бесплатно. Возможностей этого сервиса хватает даже для инженеров. Он умеет рассчитывать статически определимые системы, определять перемещения в узлах, рассчитывать реакции опор, реакции эпюры и сохранять ссылку на результаты расчётов.

Пока программа используется для расчёта горизонтальных балок, но, по заверениям разработчиков, скоро в ней будет доступен расчёт ферм.

Стоимость программы можно назвать символической. Платить нужно за каждый произведённый расчёт. У сайта приятный интуитивно понятный интерфейс, что облегчает рабочий процесс.

«Ферма»

Полностью бесплатная десктоп-программа. Умеет рассчитывать плоские статически определённые и неопределённые фермы, сохранять полученные результаты.

Проект начинается с задания геометрических параметров фермы, в которые входят размеры стержней, точки присоединения и положение раскосов, возможные нагрузки и высоты.

Программа в расчётах использует метод вырезания узлов, что позволяет с высокой точностью определять реакции опор и усилия в стержнях.

SCAD Office

Программный комплекс SCAD office с большим количеством функций, созданный специально для профессионалов. В его состав включено несколько утилит, которые умеют вычислять параметры отдельных элементов стальных, деревянных и даже каменных конструкций.

С их помощью можно проектировать монолитные железобетонные перекрытия, строить сечения и рассчитывать коэффициенты постели строения и многое другое. Программа платная, как и большинство профессионального софта.

В России и СНГ среди инженеров наиболее известна программа «ПК Лира», используемая для определения расчётов параметров строительных конструкций из материалов разного типа.

Программы для расчёта навесов на Android

Полноценно заменить компьютер смартфоны и планшеты не в состоянии, но программные решения тут тоже многообразны. Можно отыскать софт, который поможет при проведении работ по расчету металлоконструкций.

«Калькулятор металлопроката 3.0.1»

Программа для смартфона с широким функционалом. В ней можно рассчитать материал для строительства навеса по длине, массе или площади. В библиотеке доступны круглые и прямоугольные трубы, арматура, швеллеры, уголки, плоские листы, крепёж и многое другое.

Типоразмеры изделий задаются по сортаменту или по исходным значениям с указанием типа материала. Приложение умеет сохранять расчёты и пересылать их по электронной почте.

Основы расчета фермы

Перед тем, как рассчитать размеры, выбирают форму крыши сооружения и его габаритные размеры. Затем рассчитывают размеры кровли, определяют количество и форму ферм, расстояние между ними.

Типы ферм зависят от формы кровли, а формы кровли сооружения в усадьбе выбирают в зависимости от назначения и места расположения металлоконструкций. Консольные и примыкающие к дому фермы обычно выполняют односкатными треугольными, отдельно стоящие навесы – с полигональными, треугольными, сегментными конструкциями и арками. Беседки могут иметь шести- и восьмискатную кровлю или кровлю фантазийной конструкции с фермами нестандартной конструкции.

Для расчетов применяются метод вырезания вырезание узлов (участков, где стержни соединены шарнирно); метод Риттера; метод замены стержней Геннеберга. В современных компьютерных программах чаще применяется метод вырезания узлов.

Лучше воспользоваться готовым типовым проектом или нашими рекомендациями по выбору профилей. Собрать ферму простой трапециевидной или треугольной конструкции не слишком сложно, и при наличии опыта сварки и монтажа металлоконструкций самостоятельный монтаж навесов и беседок вполне возможен. Если Вы хотите соорудить большой навес с длиной фермы 10 м и больше – нужно выполнить проект у специалистов.

Влияние угла наклона

На конструкцию фермы в первую очередь влияет угол наклона скатов (ската). Угол наклона выбирается в первую очередь в зависимости от формы кровли и размещения металлоконструкции. У примыкающих к зданиям навесов должен быть больший угол наклона кровли – для более быстрого скатывания сползающего с кровли снега и стока льющейся воды.

У одиночных конструкций угол наклона кровли может быть меньше. Угол наклона зависит также от количества выпадающих в Вашем регионе осадков – чем больше осадков, тем больше должен быть угол наклона кровли. Чем круче кровля, тем меньше осадков на ней задерживается.

Небольшой уклон ската – до 15° — используется на небольших отдельно стоящих навесах. Высота ската примерно равна 1/7-1/9 длины пролета. Применяют фермы трапециевидной формы.

Уклон от 15° до 22° — высота ската равна 1/7 длины пролета.

Уклон от 22° до 30°- 35° — высота ската равна 1/5 длины пролета, при таком уклоне применяют обычно треугольные конструкции, иногда с ломаным нижним поясом для облегчения конструкции.

Параметры базовых углов

Для правильного расчета количества и длин отдельных элементов фермы из профтрубы необходимо определить базовые углы между элементами. В общем случае нижний пояс перпендикулярен опорам, верхний пояс имеет наклон к горизонтали в зависимости от угла наклона кровли. Оптимальный угол наклона раскосов к горизонтали/вертикали — 45°, стойки должны быть строго вертикальны.

Точный угол наклона кровли либо задается проектом, либо находится по соотношениям, приведенным выше ([info-box type=»bold»]для уклона до 15° — высота ската примерно равна 1/7-1/9 длины пролета; для уклона от 15° до 22° — 1/7 длины пролета; для уклона от 22° до 30°- 35° — высота ската равна 1/5 длины пролета[/info-box]).

Определив точный угол наклона кровли, определяют длины заготовок для изготовления фермы – эта информация потребуется при выполнении работ.

Значимые факторы выбора участка

Если есть выбор, для установки металлоконструкций следует выбрать ровный участок, не подверженный оползням и заболачиванию. Но в небольших приусадебных участках выбора чаще всего нет – навес для машины размещают сразу за воротами, веранду возле дома, беседку в глубине участка. Возможно, участок придется выровнять, иногда осушить.

Если есть опасность сползания пластов земли, или Вы проживаете в сейсмоопасном районе, проектирование проекта любой конструкции выше собачьей конуры следует предоставить профессионалам для обеспечения Вашей же безопасности.

Как рассчитать нагрузку

Снеговая нагрузка на 1 м² кровли рассчитывается по [info-box type=»bold»]СП 20.13330.2017 «Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85»[/info-box] в зависимости от региона. При расчетах берется не площадь кровли, а площадь проекции кровли на горизонталь. Аналогично рассчитывается вес обрешетки и кровельного покрытия. По чертежу рассчитывается вес одной фермы и умножается на их количество.

Нагрузка на одну ферму рассчитывается делением суммы общей нагрузки на кровлю снега, веса обрешетки и покрытия, веса самих конструкций, на количество ферм.

Входная дверь и козырек

Козырьки над входной дверью имеют небольшие размеры и выполняются консольными.

В ширину козырек должен быть равен ширине крыльца + по 300 мм с каждой стороны. По глубине навес должен закрывать ступени. Длина козырька равна сумме длины площадки и ступеней. Длина верхней площадки должна быть в полтора раза шире двери, то есть 0,9×1,5 = 1,35 м. Плюс по 250 мм на каждую ступеньку.

Например:

для крыльца с двумя ступенями и шириной 1200 мм размеры накрываемой площади (горизонтальной проекции козырька) равны:

длина (глубина козырька) = 1,35 + 2×0,25 = 1,85 м;

ширина = 1,2 + 0,3×2 = 1,8 м.

Лучше ориентироваться на реальные размеры крыльца. Размеры козырька определяются, исходя из размеров накрываемой площади и конструкции (формы) ферм.

Как рассчитываются веранды

Веранда – легкий навес, примыкающий к стене здания, под которым размещают зону отдыха или обеденный стол. Конструктивно навес бывает консольным или балочно-опорным.

Фермы, как правило, имеют односкатную треугольную форму. Изредка встречаются плоские кровли и конструкции трапециевидной формы, но использование таких навесов приводит к намоканию стены дома в дождь и в период таяния снега. Минимальная ширина навеса над верандой – 2 м, максимальная обычно не превышает 3 м (горизонтальная проекция). Можно сделать навес и меньшей ширины, но тогда на веранде поместятся только кресла и журнальный стол, обеденный стол со стульями не разместишь.

Навес треугольной формы должен иметь скос от 15° до 35° на Ваш выбор. Длину верхнего пояса рассчитывают самым простым способом – через синусы-косинусы или по теореме Пифагора.

Допустим, горизонтальная проекция веранды равна 2 м, скос 30°. Длина стойки в самой высокой части треугольной балки равна 2 м х cos 30°= 2 х √3/2= 0,855 м. Длина верхнего пояса равняется корню из суммы квадратов длин стойки и нижнего пояса:

(это вытекает из теоремы Пифагора, где сумма квадратов катетов равна квадрату гипотенузы).

Высота до нижнего пояса фермы должна быть не меньше 2 м, а еще лучше 2,5 м или чуть выше – под низкой крышей высоким членам семьи будет некомфортно ходить.

Как рассчитывается ферма из стальной профильной трубы

Расчет любой металлической конструкции – это важный и ответственный этап, независимо от того, строительство какой конструкции предполагается.

Расчет стропильной системы из профильной трубы сводится к следующим моментам:

1. Определению размера пролета конструкции, который планируется перекрыть, а так же выбору конфигурации скатной крыши, с эффективным углом наклона ската (скатов).
2. Подбору оптимальных контуров поясов фермы с учетом характера постройки, формы и габаритов крыши, угла наклона, расчетных нагрузок.
3. Определению оптимальной высоты конструкции в центре пролета (H), на основании следующей формулы (где L – это длина фермы). Для параллельных, полигональных и трапецеидальных поясов: H=1/8×L. При этом величина уклона верхнего пояса должна соответствовать 1/8×L или 1/12×L. Для фермы треугольной формы: H=1/4×L H=1/5×L.
4. Выяснению условий сбора конструкции в зависимости от ее габаритов. Если размеры металлоконструкции внушительные, то лучше сварить ее тут же, на строительной площадке, и лишь затем с помощью строительного крана установить ее на место, а если размеры небольшие, то ферму лучше сварить в условиях заводских площадей, после чего доставить ее транспортом к месту установки. Хотя последний вариант и является более затратным, он более надежный, так как производить работы в неподготовленном месте весьма проблематично.
5. Расчету величины панелей в зависимости от расчетных нагрузок, действующих на кровлю в процессе ее эксплуатации.
6. Определению угла крепления раскосов решетки, который может находиться в пределах 35-50 градусов, хотя рекомендуется их устанавливать под углом в 45 градусов.
7. Следующий этап – это определение удаления между крепежными узлами, хотя обычно расстояние равняется ширине панели. При размерах пролета 36 метров и больше необходимо вычислить величину строительного подъема – обратно погашаемого изгиба, которую испытывает конструкция в процессе эксплуатации.
8. Учитывая все измерения и вычисления, рисуется технический чертеж с указанием всех необходимых размеров, по которым и будет осуществляться изготовление металлоконструкции из металлической трубы.

Чтобы не допускать большого рассогласования в расчетах, лучше воспользоваться строительным калькулятором. На основании специальной программы можно рассчитать любую конструкцию из металла, в том числе и стропила крыши из профильной трубы.

Как рассчитать стоянку для машин

Размеры стоянки для машин рассчитываются, исходя из следующих факторов:

• Количества автомобилей.
• Ширины автомобилей – от 1,6 у класса А (мини) до 1,82 и больше у класса F (представительских).
• Длины автомобилей – от 3,6 у мини до 4,9 и больше у представительских машин.
• Высоты навеса.
• Особенностей расположения места для стоянки – отдельно от дома или вплотную к нему.

Ширина навеса между опорами равна ширине машины + 1 метр для свободного открывания дверей. Если есть возможность, сделайте ширину немного больше – будет легче парковаться и легче выходить из машины (если предусмотреть 1 м для открывания дверей, то нормально открывать двери Вы сможете только между опорами). Если машин две, то к суммарной ширине машин добавляют расстояние между автомобилями – минимум 0,8 м и 1 м на открывание дверей.

Ширина кровли навеса должна быть шире расстояния между опорами на величину свесов. Величина свеса с одной стороны составляет 300-350 мм.

По длине также следует предусмотреть запас длины минимум 1 м и больше. Чем больше размеры навеса, тем лучше он защищает автомобиль от осадков. Высокий навес защищает от косого дождя хуже, поэтому он должен иметь большие размеры, чем низкий навес.

Для стоянки, примыкающей к дому, обычно применяют консольные или односкатные конструкции треугольной формы. Для отдельно стоящих стоянок чаще всего используют треугольные двускатные, сегментные (полукруглые) и полигональные фермы. Впрочем, для отдельно стоящих навесов применимы фермы любой конфигурации.

Как правильно рассчитать навес

Навесы на приусадебном и дачном участке бывают самых разнообразных назначений и размеров. Навесы устанавливаются над запасом топлива, в загородках для домашних животных и вольерах для собак, местах для работы на воздухе и сушки трав и фруктов, в местах отдыха.

Размеры навесов диктуются назначением и наличием выделенного места для навесов. Кровли и фермы могут быть самых разнообразных форм. Для расчетов навеса можно воспользоваться рекомендациями для веранд и навесов для машины.

Навес к дому из металлопрофиля своими руками. Пошаговая инструкция

Когда готовы все материалы для работы, можно приступать к монтажу навеса. Технология сборки состоит из нескольких этапов:

• Подготовки.
• Сборки каркаса.
• Перекрытия кровли.
• Проверки конструкции на прочность.

Перед тем, как начинать монтаж, следует выполнить подготовительные работы.

Расчет онлайн калькулятор

Представленный выше вариант расчета является самым простым. Существует много формул и вариантов для расчета навесов в зависимости от их форм, размеров, назначения. Для человека с хорошими знаниями сопромата и механики просто воспользоваться формулами и провести расчет. Ведь от того, насколько точны вычисления и низка погрешность, будет зависеть длительность службы навеса.

Если самостоятельное решение вопроса затруднительно, то лучше решить вопрос со специалистами. Провести расчет фермы для профильной трубы с использованием онлайн калькулятора для них не составит труда. Это даст возможность качественно и правильно составить проект, рассчитать марку и количество материалов, с точностью до 90 % определить стоимость конструкции.

Как варить навес и собирать его

Если вы совсем не владеете этим ремеслом, то сварку лучше поручить специалисту. Но если есть сварочный аппарат и умение, то изготовить в том числе сварку с трубчатым сечением вам удастся. Сначала проводится сращивание по краям. Затем продолжаете к центру. Точечное наживление, сверка уровнем, правка кувалдой, обварка всех элементов — это этапы сварочных работ. Как правило, боковые части и стропила собирают поочередно и раздельно, а затем также по очереди ставят их на опоры — боковые и затем на них и стропильные. При наличии подъемника каркас можно полностью собрать прямо на земле и поднять уже на место в сборе.

Готовый каркас ставится на опоры, для этого потребуется помощь, так как одной парой рук не обойтись. Далее проводится такая же сварка точечным способом, проверяется точность с помощью уровня, наконец, проводится сварка постоянная. Когда каркас собран, следует зачистить места соединений, чтобы снять окалину, и далее металлический каркас обрабатывается антикоррозийным покрытием. Нередко металлопрофиль уже имеет такое покрытие. Если же он не обработан, обработку надо осуществить самостоятельно.

Арка

Этот вариант навеса из поликарбоната имеет довольно привлекательный внешний вид. Чтобы пристроить ее к дому, необходимо иметь значительный строительный опыт, ведь данная конструкция отличается своей сложностью.

Возникают они по той причине, что погоны крыши, к которым предстоит фиксировать профнастила, должны быть представлены в изогнутой форме. А для получения подобного изгиба задействуют специальное оснащение.

Двухскатный навес

Эта конструкция представляет собой полноценную крышу. Для получения такого навеса одного профнастила будет мало. Двускатная кровля может быть использована в том случае, когда требуется просторная летняя кухня открытого типа. Также существует другой вариант кровли – это многоскатная. Такого рода сооружение является самым сложным в плане выполнения. Изготовлять его могут только профессиональные строители.

Двухскатный навес

Если говорить про габариты навеса, то их выбор должен происходить с учетом нагрузки и предназначения конструкции. Навес, примыкающий к дому, не должен быть большим, иначе стена не сможет выдержать осуществляемую нагрузку. Если этот навес над крыльцом, то он не должен быть очень маленьким. А вот навес для авто рассчитывается с учетом его размеров. А вот как выглядит текстура стены под штукатуркой, можно посмотреть здесь.

Если машина небольшая, то она сможет поместиться под конструкцией не менее 2,3х5,5 м. Для внедорожника или грузового авто придется отыскать нагрузку с габаритами 3,5 х 6,6 м. Также стоит учитывать высоту навеса. Оптимальной принимается параметр 2,3 м. Но для газели этого будет недостаточно. При увеличении высоты навеса повышается вероятность попадания дождя и снега под пристройку.

Требования к расчету профильной трубы для строительства фермы

При расчетах размеров и толщины стенки профильных труб, требуемых для сооружения Ваших металлоконструкций; учитываются следующие условия:

• Размеры металлоконструкции, и в частности, длина, шаг опор – расстояние между опорами.
• Высота опор и ферм.
• Форма ферм.
• Максимальная снеговая нагрузка зимой.
• Ветровая нагрузка.
• Возможные особенности геологических условий (сейсмическая активность, возможность оползней).
• Вес покрытия.
  

Что будет, если рассчитать неправильно

При неправильных расчетах возможны следующие последствия:

• Конструкции фермы будут деформироваться под весом снега, мокрой листвы.
• В самом неудачном случае конструкции будут деформироваться под собственным весом.
• Вся конструкция может обрушиться при сильном ветре.
• Деформация рано или поздно приведет к разрушению фермы и всей конструкции, что опасно для человека и может повредить предметы, находящиеся под навесом – машину, например.
• Непрочная и подвижная конструкция будет приводить к разрушению кровли, положенной на ферму.
• При применении слишком мощного и тяжелого профиля неоправданно возрастают затраты на материалы и работы при возведении металлоконструкции.

Примерные затраты на производство фермы своими руками

И так, чтобы изготовить ферму своими руками, нам потребуется вложить определённое количество денежных средств. В основном деньги уйдут на покупку металла. Давайте посчитаем, сколько обойдётся нам ферма односкатного навеса, величиной 6 на 4 метра. Ранее мы уже говорили, что величина в нижней части плоскости фермы составит 4 метра.

При этом косая часть, которая определяет уклоны крыши, составить, 4,5 метра. На длинную боковую часть пойдёт порядка 0,6 метра, на короткую часть, 0,2 метра. Толщина стали, применяемой в работе заготовки, составит 0,2 мм. Итак, кроме всего прочего, нам ещё потребуются поперечины в количестве 4 штук, с интервалом не менее, 0,6 м.

Что касается основной части, то на сварку каркаса пойдёт порядка 10 м металла. По стоимости профтрубы сечения 30 на 30 мм, толщиной стали 2 мм, мы потратим порядка 1000 руб. С поперечинами в количестве 4-5 штук, эта величина вырастет до полутора тысяч за одну ферму.

Чтобы посчитать, какое количество денежных средств уйдёт на наш навес, именно на производство ферм, давайте умножим полученную величину на пять. То есть, за обустройство конструкции ферм нам придётся заплатить порядка 7.5 тыс. руб. Это немного. Для обустройства общей конструкции навеса придётся ещё сварить металлокаркас.

Это будет дороже, но с учётом обустройства 10 столбов, сечением 60 на 60 мм, а также общей связки, нам потребуется порядка 50 м профильной трубы. По стоимости это обойдется нам в районе 200 рублей за 1 погонный метр. Итого, каркас обойдется в районе 10.000 рублей. Таким образом, небольшой навес без кровельного материала обойдется в районе 20 000 руб. Это рассчитано с небольшим запасом исходя из текущих цен на металл на момент написания статьи.

Стандарты выбора профильных труб для сооружения ферм

Чтобы выбрать необходимые варианты для улучшения прочности навеса, необходимо изучить  постановление, в котором описываются виды конструкций и грунтовки:

Характеристики прочности

Приобретаем качественный профиль

Итак, прежде, чем составить проект будущих ферм, сначала нужно определиться с такими важными пунктами, как:

• контуры, размер и форма будущей крыши;
• материал изготовления верхнего и нижнего поясов фермы, а также ее решетки;
• угол наклона и планируемая нагрузка.

Запомните одну простую вещь вещь: у каркаса из профильной трубы есть так называемые точки равновесия,  которые важно определить для устойчивости всей фермы. И очень важно подобрать под эту нагрузку качественный материал:

Профильные трубы для ферм бывают двух видов сечений: прямоугольного или квадратного. Выпускаются они разного диаметра, с разной толщиной стенок:

• Для малогабаритных построек мы рекомендуем трубы до 4,5 метров длиной, сечением 40х20х2 мм.
• Если вы будете изготавливать фермы длиннее 5 метров, тогда выбирайте профиль с параметрами 40х40х2 мм.
• Для полномасштабного строительства крыши жилого дома вам понадобятся профильные трубы с такими параметрами: 40х60х3 мм.

Устойчивость всей конструкции прямо пропорциональна толщине профиля, поэтому для изготовления ферм не используйте трубы, предназначенные для стоек и каркасов. Также обратите внимание, каким именно методом было изготовлено изделие: электросварным, горячедеформированным или холодным деформированнием.

Если же вы беретесь изготавливать фермы самостоятельно, берите заготовки квадратного сечения – с ними работать проще всего. Приобретите квадратный профиль 3-5 мм толщиной, который будет достаточно прочным и по своим характеристикам близок к металлическим брусьям.

Обязательно учитывайте при проектировании снеговые и ветровые нагрузки в вашей местности. Ведь большое значение при выборе профиля имеет угол наклона ферм:

Отметим только, что самая простая конструкция фермы из профильной трубы представляет собой несколько вертикальных стоек и горизонтальные уровни, на которые можно крепить стропила для крыши. Приобрести такой каркас можно в готовом виде, даже под заказ в любом городе России.

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.

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).

Типы решеток и точечная нагрузка

Вам будет интересно узнать, что определенный дизайн внутренних решеток ферм подбирается вовсе не из эстетических соображений, а вполне практичных: под форму крыши, геометрию потолка и расчет нагрузок.

Вам нужно спроектировать свою ферму таким образом, чтобы все силы сосредотачивались конкретно в узлах. Тогда в поясах, раскосах и шпренгелях изгибающих моментов не будет – они станут работать только на сжатие и растяжение. И тогда сечение таких элементов уменьшают до необходимого минимума, значительно при этом экономя на материале. И саму ферму ко всему вы спокойно можете сделать шарнирной.

В противном случае, на ферму будут постоянно действовать распределенная по стержням сила, и появится изгибающий момент, в дополнение к общему напряжению. И здесь тогда важно грамотно просчитать максимальное изгибающее значения для каждого отдельного стержня.

Тогда сечение таких стержней должно быть больше, чем если бы сама ферма была нагружена точечными силами. Подведем итог: фермы, на которых распределенная нагрузка действует равномерно, изготавливают из коротких элементов с шарнирными узлами.

Давайте разберемся, в чем преимущество того или иного вида решетки в плане распределения нагрузки:

• Треугольная система решетки всегда применяются в фермах с параллельными поясами и трапецеидальной ферме. Ее основное преимущество в том, что она дает самую маленькую суммарную длину решетки.
• Раскосная система хороша при небольшой высоте ферм. Но расход материала на нее немалый, ведь здесь весь путь усилия идет через узлы и стержни решетки. А поэтому при проектировании важно заложить максимум стержней, чтобы длинные элементы оказались растянутыми, а стойки – сжатыми.
• Еще один вид – шпренгельная решетка. Ее изготавливают в случае нагрузок верхнего пояса, а также тогда, когда нужно уменьшить длину самой решетки. Здесь преимущество в соблюдении оптимального расстояния между элементами всех поперечных конструкций, которое, в свою очередь, позволяет сохранить нормальное расстояние между прогонами, что будет практичным моментом для монтажа элементов кровли. Но создавать такой решетку своими руками – довольно трудоемкое занятие с дополнительным расходам металла.
• Крестовидная решетка позволяет распределить нагрузку на ферму сразу в обоих направлениях.
• Еще один вид решетки – перекрестная, где раскосы крепятся прямо к стенке фермы.
• И, наконец полураскосная и ромбическая решетки, самая жесткая из перечисленных. Здесь взаимодействует сразу две системы раскосов.

Мы подготовили для вас иллюстрацию, где собрали все виды ферм и их решеток вместе:

Вот пример того, как изготавливают ферму с треугольной решеткой:

Изготовление фермы с раскосной решеткой выглядит так:

Нельзя сказать, что какой-то из видов ферм определенно лучше или хуже другого – каждый из них ценен меньшим расходом материалов, более легким весом, несущими способностями и методом крепления. Рисунок отвечает за то, какая схема нагрузок будет на нее действовать. И от выбранного типа решетки напрямую будет зависеть то, какой будет вес фермы, внешний вид и трудоемкость ее изготовления.

Отметим еще такой необычный вариант изготовления фермы, когда она сама по себе становится частью или опорой для другой, деревянной:

Расчет значений для стоек навеса

Делая подбор параметров стоек, предварительно выполняют расчет оказываемых нагрузок и рисуют подробный чертеж. На жесткость изделия влияют ширина и толщина его стенок, которые в свою очередь зависят от длины продукции.

Например, при выборе, какую профильную трубу использовать для навеса, задействовать можно как толстостенное изделие с небольшой величиной сечения, так и с тонкими стенками, но с большой шириной полки.

Следует учитывать, что вертикально направленная нагрузка, оказываемая на стойку перекрытиями навеса, незначительна и поэтому тонкая профтруба выдержит ее без малейшей деформации. Схема навеса из профильной трубы должна содержать точные размеры каждого элемента.

Для постройки со средними параметрами оптимальным вариантом будут изделия, имеющие сечение в пределе от 50 до 100 миллиметров. Если стойки расположены часто, допустимо уменьшение размера используемых труб. В том случае, когда у односкатного навеса будет четыре опоры, тогда задействуют трубную продукцию большого сечения.

Подробный расчет фермы и дуги для навеса

В данном случае будет производиться расчет навеса, фермы которого устанавливаются с шагом 1 м. Нагрузка на подобные элементы от обрешетки передается исключительно в узлах фермы. В качестве материала для кровли используется профнастил. Высота фермы и дуги может быть любой. Если это навес, который примыкает к основной постройке, то главным ограничителем является форма кровли. В большинстве случаев сделать высоты фермы больше 1 м не получится. С учетом того, что понадобится делать ригеля между колоннами, максимальная высота составит 0,8 м.

Схему навеса по фермам можно увидеть на рис. 3. Голубым цветом обозначаются балки обрешетки, синим цветом — ферма, которую нужно будет рассчитывать. Фиолетовым цветом обозначаются балки или фермы, на которые будут опираться колонны.

В данном случае будет использоваться 6 ферм треугольной формы. На крайние элементы нагрузка будет в несколько раз меньше, чем на остальные. В данном случае металлические фермы будут консольными, то есть их опоры располагаются не на концах ферм, а в узлах, которые изображены на рис. 3. Такая схема позволяет равномерно распределять нагрузки.

Расчетная нагрузка составляет Q = 190 кг, при этом снеговая нагрузка равна 180 кг/м². Благодаря сечениям возможно произвести расчет усилий во всех стержнях конструкции, при этом нужно учитывать тот факт, что ферма и нагрузка на данный элемент является симметричной. Следовательно, понадобится рассчитывать не все фермы и дуги, а лишь некоторые из них. Для того чтобы свободно ориентироваться в большом количестве стержней в процессе расчета, стержни и узлы промаркированы.

Формулы, которые понадобится использовать при расчете

Понадобится определить усилия в нескольких стержнях фермы. Для этого следует использовать уравнение статического равновесия. В узлах элементов шарниры, потому значение моментов изгиба в узлах фермы равно 0. Сумма всех сил по отношению к оси x и y тоже равна 0.

Понадобится составить уравнение моментов по отношению к точке 3 (д):

М3 = -Ql/2 + N2-a*h = 0, где l — расстояние от точки 3 до точки приложения силы Q/2, которое составляет 1,5 м, а h — плечо действия силы N2-a.

Ферма имеет расчетную высоту 0,8 м и длину 10 м. В таком случае тангенс угла a составит tga = 0,8/5 = 0,16. Значение угла a = arctga = 9,09°. В конечном итоге h = lsina. Из этого следует уравнение:

N2-a = Ql/(2lsina) = 190/(2*0,158) = 601,32 кг.

Таким же образом можно определить значение N1-a. Для этого понадобится составить уравнение моментов по отношению к точке 2:

М2 = -Ql/2 + N1-a*h = 0;

N1-a*h = Ql/2;

N1-a = Q/(2tga) = 190/(2*0,16) = 593,77 кг.

Проверить правильность вычислений можно путем составления уравнения сил:

EQy = Q/2 — N2-asina = 0; Q/2 = 95 = 601,32 * 0,158 = 95 кг;

EQx = N2-acosa — N1-a = 0; N1-a = 593,77 = 601,32 * 0,987 = 593,77 кг.

Условия статистического равновесия выполнены. Любое из уравнений сил, которые использовались в процессе проверки, можно использовать для того, чтобы определить усилия в стержнях. Дальнейший расчет ферм производится таким же образом, уравнения не изменятся.

Стоит знать, что расчетную схему можно составить, так чтобы все продольные силы направлялись от поперечных сечений. В таком случае знак «-» перед показателем силы, который получен при расчетах, покажет, что подобный стержень будет работать на сжатие.

Для того чтобы определить усилие в стержне з-и, понадобится первым делом определить значение угла у: h = 3siny = 2,544 м.

Подробную информацию о том как рассчитать навес с помощью программы вы сможете узнать просмотрев это видео:

Ферма для навеса своими руками рассчитывается несложно. Понадобится лишь знать основные формулы и уметь их использовать.

Делаем простой каркас 4 х 6 м

Чтобы изготовить несложную конструкцию, надежно укрывающую автомобиль от непогоды, можно воспользоваться распространенными вариантами. Первый вопрос у начинающего строителя-сварщика, это: сварка ферм из профильной трубы — как правильно рассчитать материалы? В стандартной схеме 4 х 6 метров используется профиль 30 х 30 мм, с толщиной стенки 1,2 мм.

Это будет односкатный вариант, где балки верхнего пояса имеют длину 390 см, а нижнего 310 см. Между ними устанавливаются вертикальные стойки каркаса, из того же профиля. Высота самой большой составляет 60 см. Остальные вырезаются по мере убывания. Достаточно три стойки, расположенные в первой части от высокого ската. Образованные участки усиливаются раскосыми перемычками из профиля 20 х 20 мм. Там, где верхняя и нижняя балки сходятся, вертикальных стоек не требуется. На одну ферму достаточно семь раскосов.

Получилась первая ферма. На длину навеса в шесть метров потребуется пять таких конструкций. Расстояние между ними составит 150 см. Этого достаточно для перекрытия поликарбонатом. Сами фермы соединяются дополнительными перемычками поперечного расположения по верхнему поясу, которые послужат основой для панелей кровли. Для этого подойдет труба 20 х 20 мм. Расстояние между ними составит 50 см.

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.

Состав навесов из профильных труб

Навесы из металлопрофиля состоят из нескольких частей

• Фундамент: в большинстве случаев, можно обойтись и малым объёмом, так как данные конструкции не обладают огромной массивностью. Однако, желательно перестраховаться и не экономить на безопасности, так как это может привести к необратимому разрушению каркаса без возможности восстановления.
• Опоры и подвесы: данные части конструкции выступают в роли защиты от разрушения и поломок. Их установка обязательна в любых случаях, ведь без какой-либо из этих деталей невозможно функционирование навеса.
• Откосы и фермы: их единственная функция — соединение опор и подвесов между собой, тем самым образовывая надёжную систему противодействия деформации.
• Кровля: дополнительный защитный слой, наносимый непосредственно на материал, из которого состоит конструкция.

Несмотря на прекрасное улучшение функционала навесов, от ферм всё же можно отказаться в нескольких случаях. Если возведение защитной конструкции происходит над небольшой площадью (детская игровая площадка, песочница, крыльцо), то от данной системы дополнительной защиты можно спокойно отказаться, так в ней не будет острой необходимости ввиду отсутствия продолговатых горизонтальных участков.

Иная ситуация наступает при возведении навеса в местах парковки или бассейнов. Здесь горизонтальные участки имеют намного большую длину, из-за чего от ферм отказаться просто нельзя. Напротив, из-за уязвимости к малейшим внешним нагрузкам, приходится отдавать предпочтение в сторону двухтрубных конструкций, соединяющие стойки и раскосы между собой. Данный вид ферм применяется для придания навесам жёсткости и прочности.

При создании фундамента зачастую останавливаются на столбчатом варианте, так как он представляет собой наименее трудоёмкий процесс, при этом, не снижающий работоспособности конструкции. В ходе работы почва не подвергается обильному землеройным процессам, благодаря чему, может использоваться повторно, хоть и с небольшим шансом.

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.

Порядок выполнения работ

Чтобы сварить ферму для навеса правильно, нужно придерживаться следующего порядка действий:

1. Нарезаются основные стойки, на которых будет находиться вся конструкция. Для шестиметрового навеса потребуется шесть стоек. Лучше взять профильную трубу 80 х 80 или 100 х 100 мм.
2. Опоры бетонируются в землю на глубину 800 мм. Четыре стойки должны располагаться по углам металлоконструкции, а две посередине длинных балок. Чтобы равномерно распределить нагрузку, стойки не обязательно устанавливать на самый угол, а можно отступить внутрь на 600 мм. Это уменьшит нагрузку на провисание по всей длине.
3. Высота стоек берется исходя из потребностей владельцев и вида транспортного средства. Для легкового автомобиля достаточно 210 см. Небольшой микроавтобус заедет под 250 см (это чистый размер без учета забетонированного участка). Опоры монтируются по уровню и дается достаточно времени, чтобы раствор застыл. Важно выставить одинаковую высоту опор над уровнем пола, чтобы избежать перекоса крыши. Но незначительную погрешность можно устранить путем подкладывания в зазор металлического квадрата.
4. Если навес монтируется рядом с кирпичной стеной, то роль опор с оной стороны могут играть закладные, которые устанавливаются в несущую конструкцию на уровне, соответствующем забетонированным опорам с противоположной стороны.
5. Элементы фермы собираются на земле. Раскладываются нижняя и верхняя балки, между которыми ввариваются вертикальные стойки.
6. Когда неравнобедренный треугольник готов, привариваются раскосые перемычки. Эта ферма откладывается в сторону и изготавливается следующая.
7. Когда все шесть ферм готовы, между опорами необходимо протянуть длинные продольные балки, соединяющие три стойки в ряд. Они послужат основой для расстановки.
8. Поочередно поднимаются и привариваются фермы на расстоянии 150 см друг от друга.
9. Сразу происходит их скрепление поперечными перемычками, привариваемыми через каждые 50 см по всей длине верхнего пояса.
10. Швы вверху тщательно зачищаются болгаркой, чтобы выступы не мешали прижимать кровельный материал.
11. Все изделие красится и в верхнем профиле сверлятся отверстия для фиксации перекрытия.
12. Поликарбонат прикручивается на специальные термошайбы.

Изготовление подобной фермы доступно даже начинающему сварщику. Важно следить за хорошим проваром нижнего пояса к опорам, на который будет приходиться ключевая нагрузка. Но благодаря собственным усилиям получится сделать простой и надежный навес

Сгибание профильных труб

Данная процедура применяется при создании арочных навесов. Для изготовления необходим специальный инструмент — трубогиб. Его можно создать вручную, либо купить в магазине. Он позволяет легко сгибать металлический профиль, что существенно его превозносит над болгарками и сваркой.

Главное при сгибании профильных труб с помощью трубогиба — не допустить возникновения разломов, трещин, неровностей, искажающих начальные размеры конструкции. Также для осуществления сгиба необходимо прилагать немалые физические усилия.

Внешняя отделка

После полного очищения конструкции после сварки, необходимо провести процедуру обезжиривания металлических элементов. Чтобы это сделать, можно использовать любой растворитель: ацетон, этиловый спирт, вода, бензин, керосин. После окраски, необходимо подождать, пока конструкция не высохнет. Только тогда можно приступать к грунтовке.

Особенности видов навесов по стропильным системам

Каждый вид навеса обладает своими уникальными функциями связанные как с техническими параметрами, так и с физическим строением.

Шатровые навесы

Представляет собой один из наиболее сложных видов в плане реализации. При её возведении практически невозможно провести результаты вручную, приходиться применять искусственный интеллект, либо промышленные калькуляторы.

Главная уникальная особенность шатровых каркасов — замечательный внешний вид и практичность, обеспечивающая не только красоту экстерьера дома, но и повышающая обтекаемость и противодействие задержке осадков на крыше.

Идеальная форма, практически неуязвимая к влиянию осадков, достигается путём соединения стропильных ног в вершине шатра.

Виды креплений элементов навеса и их размеры

Для сборки элементов навеса из профильной трубы могут использоваться разные способы:

1. Одним из наиболее распространенных способов фиксации навесов из профтруб является болтовое соединение. Качество такого соединения достаточно высокое, при этом сложностью оно не отличается. Для работы потребуется дрель со сверлом по металлу, а также болты или саморезы, диаметр которых зависит от сечения трубы.
2. Еще один способ, которым крепятся элементы навеса – сварное соединение. Сварочные работы требуют определенных навыков, да и оборудование потребуется более дорогое, чем для болтового соединения. Впрочем, результат того стоит – сварка обеспечивает высокую прочность конструкции без ее ослабления.
3. Для фиксации небольших навесов из труб диаметром до 25 мм можно использовать систему краб, которая представляет собой специальные хомуты разной формы (детальнее: «Какие бывают краб системы для профильных труб, правила выполнения соединений»). Чаще всего при монтаже навесов применяются Т-образные и Х-образные хомуты, обеспечивающие соединение трех или четырех труб соответственно. Для стяжки хомутов требуются болты с соответствующими гайками, которые часто приходится докупать отдельно. Главный недостаток краб-систем – возможность сборки конструкции только под 90-градусным углом.

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.

Какой материал выбрать для каркаса

В большинстве случаев для каркаса усадебных построек или кровли дома выбирают сталь. Для очень небольших конструкций иногда используют алюминиевые и стеклопластиковые профиля – обычно в покупных изделиях (тентах, качалках). Для возведения металлоконструкций можно использовать трубы полого сечения и профиля сплошного сечения (круг, полосу, квадрат, швеллер, двутавр).

Огромным преимуществом прямоугольных и квадратных труб по сравнению с профилем того же веса является высокая устойчивость к смятию и другим деформациям. Поэтому сплошные профиля можно заменить гораздо более легкими профтрубами – это очень значительно облегчает (в 2 раза и больше) и удешевляет конструкцию трубчатого типа.

Размеры сечения труб выбирают в зависимости от длины пролета и расстояния между опорами и фермами. В частных усадьбах навесы и другие конструкции не очень большие, и можно воспользоваться советами специалистов или найти готовые чертежи в интернете.

При расстоянии между опорами до 2 м для небольших навесов с пролетами длиной до 4 м подойдут профиля 40×20х2 мм, при пролетах до 5 м – 40×40х3, 60×30х3 мм; пролетах длиннее 5 м – 60×40х3, 60×60х3 мм. Если планируется автомобильный навес на две машины шириной 8-10 м, то профиль потребуется от 60×60 до 100×100 с толщиной стенки 3-4 мм. Размеры профиля зависят от расстояния между фермами.

Ориентироваться на номинальный вес нельзя – вес 1 м.п. в конкретной партии будет отличаться от номинального, и скорее всего в сторону увеличения (изготавливать изделия с более толстой стенкой выгоднее продавцам – цена идет за тонну). При покупке по весу материал придется докупать и довозить – а это лишние расходы.

Способы соединения профилей

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.

Расчет арочной фермы из профильной трубы онлайн

Расчеты ферм из стальных профильных труб

Ферма перекрытия – ответственный конструктивный элемент, перед изготовлением которого обязательно проводят расчеты и составляют проект. Проведение расчетных работ необходимо доверить специалисту, поскольку правильная конструкция фермы из профильных труб во многом определяет функциональность не только крыши, но и всего строения. При наличии определенных знаний и создании небольших объектов можно воспользоваться специальными компьютерными программами «Автокад», 3D MAX, Arcon.

Как рассчитать длину дуги для навеса под поликарбонат

Длину дуги арки можно определить по формуле Гюйгенса. На дуге отмечают середину, обозначив ее точкой М, которая находится на перпендикуляре СМ, проведенном к хорде АВ, через ее середину С. Затем нужно измерить хорды АВ и АМ.

Длина дуги определяется по формуле Гюйгенса: p = 2l x 1/3 x (2l – L), где l – хорда АМ, L – хорда АВ)

Относительная погрешность формулы равна 0,5%, если дуга АВ содержит 60 град, а при уменьшении угловой меры погрешность значительно падает. Для дуги в 45 град. она составляет всего 0,02%.

Основные этапы работ по изготовлению и монтажу ферм своими руками

До монтажа ферм выполняют работы по планировке участка, установке опор, бетонированию фундаментов опор, привариванию боковых связей или боковых ферм. Затем монтируют поперечные фермы.

Порядок выполнения работ по изготовлению и монтажу ферм:

• На ровной поверхности сваривают фермы.
• Обрабатывают фермы антикоррозионной грунтовкой, дважды окрашивают. Не окрашивают места под приварку ферм к опорам. Можно эти работы выполнить и после монтажа ферм, но на высоте красить неудобно.
• Поднимают фермы, устанавливают на опоры, выверяют углы и горизонтальность, приваривают к опорам. Эти работы выполняет бригада из нескольких человек.
• Закрашивают места сварки.
• Монтируют обрешетку, укладывают кровельное покрытие.

Как сварить фермы

Сборку ферм производят на ровной площадке. Перед сборкой нарезают заготовки, зачищают от ржавчины, сошлифовывают заусенцы на срезах. Элементы фермы скрепляют струбцинами, проверяют размеры, углы, плоскостность. Сваривают конструкцию с одной стороны, дают остыть, переворачивают на другую сторону. Снимают струбцины и проваривают вторую сторону. Затем сошлифовывают валик на шве. Особенности сварки ферм Вы можете увидеть на нашем видео:

Если у Вас небольшие навыки сварщика и монтажника, можно заказать изготовление фермы в специализированной организации или бригаде.

Выбор фермы, в зависимости от уклона ската

Выбор конструктивного варианта во многом определяется уклоном ската:

• 22-30°. Для формирования скатов со значительным уклоном обычно используются треугольные фермы. Их высоту – длина пролета, разделенная на 5.
• 15-22°. Высота принимается равной длине пролета, разделенной на 7. Для возможности увеличения высоты ферменной конструкции используют варианты с ломаным нижним поясом.
• До 15°. Обычно применяют каркасы трапециевидной формы с решеткой треугольной конфигурации. Высота ферменного блока в таких случаях определяется делением длины пролета на число, находящееся в диапазоне от 7 до 9.

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.

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!

Рекомендации перед постройкой

Требования, предъявляемые к навесам, отражены в СНИП 2.01.07-85. В документе указано как правильно определить нагрузки и их величины, которые должна выдерживать конструкция. Помимо этого нужно учитывать климатические особенности региона. Если зимы снежные и случаются сильные порывы ветра сечение профиля увеличивается.

Также следует учитывать размеры навеса. При увеличении расстояния между опорами сечение профиля выбирается больше. Шаг установки ферм регламентируется СНИП, однако, следует учитывать ширину кровельного материала. При использовании ондулина или поликарбоната чертеж составляется с учетом размера их листов.

От величины угла наклона навеса зависит количество скапливающегося снега. С крутой крыши он скатывается самопроизвольно, но для такой конструкции увеличивается расход материала. Для регионов с обильным выпадением снега угол делается не менее 25 — 30⁰.

Полезные советы по изготовлению своими руками ферм из профильных труб

• Для облегчения конструкций, используемых для устройства крыш с минимальным уклоном скатов, используют дополнительные решетки.
• Для снижения массы каркасов, устанавливаемых для организации скатов с диапазоном углов наклона 15-22°, нижний пояс изготавливают ломаным.
• При длине прогонов от 20 м применяют каркасы Полонсо, состоящие из двух треугольных конструкций, соединенных стяжкой. Такой конструктивный вариант позволяет избежать монтажа в раскос большой длины.
• Дистанция между ферменными конструкциями в общем случае не должна превышать 1,75 м.
• При выборе труб для сложных эксплуатационных условий необходимо учитывать марку стали, из которой они изготовлены. Для регионов с холодным климатом используют трубные изделия из низколегированных сталей, проявляющих высокую устойчивость к низким температурам. При высокой коррозионной опасности следует применять оцинкованную продукцию.

Зачищаем и окрашиваем готовые фермы

После того, как вы установите фермы на их постоянное место, обязательно обработайте их антикоррозийными составами и окраски полимерными красками. Идеально подойдет для этой цели краска, которая отличается долговечностью и устойчивостью к ультрафиолету:

Вот и все, ферма из профильной трубы готова! Остаются только финишные работы по обшивке ферм изнутри отделкой и снаружи кровельным материалом:

Поверьте, изготовить металлическую ферму из профильной трубы для вас на самом деле не составит большого труда. Огромную роль играет грамотно составленный чертеж, качественная сварка фермы из профильной трубы и желание все сделать правильно и аккуратно.

Как сделать ферму из поликарбоната

Первым этапом изготовления своими руками ферм из профильной трубы для навеса является составление детального плана, на котором должны быть указаны точные размеры каждого элемента. Кроме этого желательно подготовить дополнительный чертеж конструктивно сложных деталей.

Как видите, до того, как самому изготовить фермы, необходимо хорошо подготовиться. Отметим еще раз, что в то время как при выборе формы изделия руководствуются эстетическими соображениями, то для определения конструктивного типа и количества составляющих элементов требуется расчетный путь. При проверке на прочность металлической конструкции обязательно нужно учесть также данные об атмосферных нагрузках в данном регионе.

Дуга считается предельно упрощенной вариацией фермы. Это – одна профилированная труба, имеющая круглое либо квадратное сечение.

Очевидно, что это не только самое простое решение, оно и обходится дешевле. Тем не менее дуги для навеса из поликарбоната имеют определенные недостатки. В частности это касается их надежности.

Проанализируем, каким образом распределяется нагрузка в каждом из этих вариантов. Конструкция фермы обеспечивает равномерное распределение нагрузки, то есть сила, воздействующая на опоры, будет направлена, можно сказать, строго вниз. Это значит, что опорные столбы отлично противостоят усилиям на сжатие, то есть могут выдержать дополнительное давление снежного покрова.

нагрузка фермы
нагрузка дуги

Дуги такой жесткостью не обладают и не способны распределять нагрузку. Чтобы компенсировать такого рода воздействие, они начинают разгибаться. В результате возникает сила, возложенная на опоры в верхней части. Если учесть, что она приложена к центру и направлена горизонтально, то малейшая ошибка в расчете основания столбов, по меньшей мере, вызовет их необратимую деформацию.

Проектирование ферм для крыши дома

Итак, давайте рассмотрим: как точно рассчитать ферму для навеса или более солидной постройки так, чтобы вы не закупили слишком много материала и правильно просчитали прочность.

Мы советуем вам взять готовые типовые проекты, которые уже практикуют, и которые проверенные временем. Идеально, если вы сможете проконсультироваться насчет выбранной схемы с опытным мастером, а затем уже перейдете к реализации.

Если вы решили справиться самостоятельно, тогда первым делом составьте схему будущей металлической фермы. Определите, какие контуры у нее будут, необходимо ли пространство под потолком, какое будет кровельное покрытие.

Высота металлической фермы зависит от типа кровельного материала, ее веса, угла наклона и возможности перемещения самой фермы.

Ключевые требования к устройству

Прежде чем приступить к возведению фермы для односкатной крыши важно ознакомиться и учесть в расчетах данные из нормативной документации СНиП 2.01.07-85, СНиП II-23-81. Правильно выбрать форму, размеры конструкции. 

Нужно точно определить:

• оптимальный угол наклона ската;
• виды, степень нагрузки на крышу;
• материал, способ соединения элементов конструкции;
• тип кровельного материала;
• необходимо или нет потолочное перекрытие. 

Важными факторами станут климатические особенности региона, место расположения постройки.

При наличии затруднений в поиске исходных данных по конкретному региону, правильности проведенных расчетов стоит воспользоваться одним из вариантов строительных онлайн калькуляторов. Этот электронный помощник пригодится новичкам и опытным строителям.

Нормативные документы

Итак, фермы должны соответствовать таким государственным стандартам:

• ГОСТ 23118-99 (об общих ТУ для конструкций из стали).
• ГОСТ 23119-78 (о требованиях к производству ферм, когда нужна сварка уголков).
• ГОСТ 23119-78 (о ТУ на производство металлических ферм, сварка профильных труб).

А, чтобы правильно спроектировать металлическую ферму, вам понадобится информация из таких источников:
СНиП, П-23-81 (о стальных конструкциях), и СНиП 2.01.07-85 (о нагрузках и воздействиях).

Ферму для навеса или гаража вы можете сделать «на глаз», не особо заморачиваясь. В любом случае, вы по наитию задействуете больше материала, чем нужно, и тем самым добьетесь нужной прочности. А вот для дома такие фермы нужно рассчитывать максимально точно, чтобы тем смогли выдержать все силы стихий и сами по себе не создавали ненужной нагрузки на фундамент.

Для этого учитывают такие факторы:

• Постоянные нагрузки, как вес кровельного покрытия.
• Периодические нагрузки, как переменчивая погода, ураганы и даже смерч.
• Дополнительные нагрузки, как снеговые и ветровые, а также вес человека, который может находиться на кровле во время ремонтных работ.

Чем больше высота фермы, тем выше ее несущая способность. Также на несущую способность влияют ребра жесткости – чем их больше, тем крепче сама ферма. Но тем она тяжелее и дороже обходится.

К слову, самые легкие металлические фермы получаются, когда их высота равна 1/7 или 1/9 длины пролета. Дополнительно их облегчают специальной решеткой, в которой усилие по сжатию принимается короткими стойками.

Конструктивные особенности

Любая ферма для крыши состоит из ряда элементов, соединенных между собой. Среди основных:

1. Верхний пояс.
2. Нижний пояс.
3. Решетки. Размещаются между верхним и нижним поясом. Служат усилением конструкции.
4. Стойки. Они же ребра жесткости, которые фиксируются под прямым углом к верхнему и нижнему поясу.
5. Раскосы. Также добавляют ферме жесткости. Монтируются к поверхности под углом. Один из видов раскосов – шпренгеля.
6. Узел. Так принято называть точку, где сходятся несколько ребер.
7. Панель – расстояние между расположенными рядом узлами.
8. Пролет. Часть фермы между опорами (стойками).

Успешный опыт строительства показывает, что чем больше решеток стоит на каждом пролете фермы, тем прочнее выйдет крыша.  

Если сборка деревянной фермы производится сразу сверху здания, то металлическую ферму лучше изготовить и собрать согласно разработанному чертежу на земле, а потом вместе с помощниками поднять наверх.

Расчет высоты и длины фермы

При проектировании изготовлении металлических ферм важно необходимо выполнить некоторые пункты расчета металлической фермы:

• Шаг 1. Определите ширину пролета в постройке, выберите форму крыши и угол ската.
• Шаг 2. Выберите контур пояса с учетом предполагаемого уровня нагрузки на ферму.
• Шаг 3. Рассчитайте размер каркаса и то, будете ли собирать его или варить самостоятельно, или же закажете.
• Шаг 4. Чтобы рассчитать оптимальную высоту металлических ферм, примените такие формулы (L – длина фермы):

Н=1/4×L либо Н=1/5×L, если рама треугольной формы
Н=1/8×L, если параллельная, трапецеидальная или полигональная. При этом сам уклон верхнего пояса должен быть 1/8×L или 1/12×L.

Теперь определяем размеры панелей. Напомним, что панель – это расстояние между стойками, которую передают всю нагрузку. Причем угол раскоса у разных ферм – разный, и панели им отвечают. Например, в ферме с решеткой треугольной формы такой угол составляет 45 градусов, а с раскосной решеткой – 35 градусов.

И, наконец, определяем угол расстановки раскосов, который должен составлять от 35 до 50 градусов, идеально, если 45.

Проверить полученное вами значение вы сможете при помощи специальных программ, которых сегодня немало:

Подбор параметров фермы

Подбирают нужную конструкцию фермы исходя из формы чердачного перекрытия, угла наклона крыши и нужная длина пролета.

Так, наиболее практичной для кровли жилого дома считается ферма треугольной формы, которая будет иметь высоту около пятой части длины пролета:

Если же длина пролета будет значительной, от 14 до 20 метров, отдайте предпочтение конструкции с идущими вниз раскосами. При этом верхняя часть фермы должна иметь панель длиной от 1,5 до 2,5 метров. Так, оба пояса конструкции будет иметь четное количество панелей.

Такие фермы позволят избежать длинных раскосов, что поможет сопротивляться продольному изгибу. Хотя обычно для этого приходится делать большое сечение, утяжеляющее всю конструкцию в несколько раз. При этом верхняя часть фермы разбивается на двенадцать или шестнадцать панелей, по 2-2,75 метра.

Но иногда потолок крыши планируется геометрически сложным. В таком случае его среднюю часть приподнимают над опорами или же используют те же фермы Полонсо. Да, такой вариант немного сложнее обычной треугольной формы, но мы уверены, что вы справитесь!

Если даже фермы Полонсо не подходят, т.к. высота потолка от опор планируется быть еще выше, тогда ставят многоугольные металлические фермы, в которых поднят нижний пояс. Так, чтобы увеличить высоту конструкции до 0,23 длины пролета, расположенный внизу пояс делают ломаным.

При угле кровли 6-15° ставят трапециевидные или асимметричные фермы. Если же вы хотите получить красивую внешнюю форму, но при этом ровный потолок, тогда лучше выбрать сегментную.

Тем более, что на нее израсходуется намного меньше материала. И эффективность сегментной формы растет с удлинением пролета:

Дерево

Популярное сырье в малоэтажном строительстве. Наиболее востребованы обрезные доски, брус хвойных пород. Причины тому – низкая цена, простота обработки, подгонки.

Допустимо применять 2 типа древесины:

1. Клееный брус. Получается путем склеивания нескольких досок между собой в заводских условиях. Стоит дорого. Но даже со временем не трескается, не дает усадки. Показатель влажности колеблется от 8% до 12 %.
2. Доски, брус естественной влажности. Стоит дешево. Но зачастую, высыхая, начинает деформироваться, давать усадку или трескаться.  

К преимуществам возведения стропильной системы из дерева стоит отнести:

• доступность сырья;
• низкая цена;
• экологическая безопасность;
• удобство, легкость обработки (резка, сверление, подгонка размеров);
• самобытный внешний вид (отлично впишется в стиль кантри, фахверк, шале);
• возможность сборки своими силами.

Есть у такой конструкции и недостатки:

• ограниченный срок эксплуатации;
• необходимость периодического ухода;
• поддерживает процесс горения
  
  Для продления срока службы пиломатериалов их в обязательном порядке перед началом монтажа пропитывают антисептиками (от влаги, насекомых), антипиренами (для защиты от огня).

Установка стропильных элементов из дерева подразумевает точность расчетов, благодаря которым будет исключен риск провисания бруса под весом крыши.

Для этого важно продумать размещение поперечных балок либо распорок, поместить средний прогон из толстого куска бруса поперек идущим стропилам. Деревянные элементы могут соединяться между собой способом врубка или металлическими крепежами (болты, анкера, шпонки, гвозди). 

Для экономии времени и продления срока службы фермы для односкатной крыши популярной практикой стало использование деревянных и металлических элементов.

Открытые фермы применяются при возведении промышленных зданий, складов. В частном строительстве стропильную систему делают закрытой, обшивают потолочными материалами.

Для строений больших размеров, где длина пролета может превышать 16 м, дерево в качестве материала для фермы не применяется. Только металлические стойки обеспечат прочность и надежность узлов конструкции.

Профильные трубы из металла

Для изготовления ферм применяются профильные трубы квадратного либо прямоугольного сечения. Выбор диаметра, толщины стенок металлопрофиля зависит от размеров постройки, нагрузки.

При подборе габаритов профильных труб стоит учесть такие моменты:

1. Для небольших зданий хватит труб длиной до 4,5 м размерами 40*20*2 мм. 
2. Когда нужно собрать ферму длиной от 5 м, то размеры профиля должны быть 40*40*2 мм.
3. Если это крыша большого дома, офиса, производственного цеха, то габариты профильных труб для фермы должны быть 40*60*3 мм.

Для самостоятельного изготовления ферм лучше брать трубы квадратного сечения толщиной от 3 до 5 мм. С ними будет проще работать. 

Основные преимущества металлического каркаса для кровли:

1. Имеет высокую несущую способность, за счет чего не деформируется под действием больших нагрузок. 
2. Возможность использования любого типа кровельного материала.
3. В отличие от дерева металл не горит, не подвержен гниению.
4. Создание сложных по конструкции каркасов без риска потери прочности.
5. Длительный срок службы.
6. Не нуждаются в периодическом уходе.
7. Готовые металлические фермы имеют небольшой вес. 
8. Доступная цена металлопрофиля.
9. Изготовление каркасов нестандартных форм.
10. Экономный расход материала.

От правильного выбора толщины металлопрофиля зависит жесткость и устойчивость всего каркаса. Попытка сэкономить в этом случае не оправдана.

Выполнение поставленной задачи

Навесы имеют достаточно широкую сферу применения:

• Оборудование автомобильных стоянок открытого типа, которые выступают более дешёвой альтернативой капитальным гаражам.

Защита автомобиля от атмосферных осадков

• Обустройство остановок общественного транспорта, козырьков магазинов и даже рекламных баннеров.
• Создание веранд и беседок. Ещё один вариант сэкономить на постройке полноценного садового домика – создать надёжную крышу с прочными стойками.

При этом их надёжность обеспечивается за счёт металлических ферм, которые прочно связывают между собой лаги и опорные столбы. Такая конструкция в случае правильной установки прослужит вам долго и качественно. Начать же следует с выбора подходящих материалов.

Что нужно учесть в расчётах

Совет: если вы хоть немного сомневаетесь в правильности ваших вычислений, то рекомендуется проконсультироваться у специалиста, так как цена возможной ошибки окажется гораздо выше его платных услуг.

Перед тем, как рассчитать ферму для навеса, обзаведитесь счётной машинкой и специализированной программой, которая находится в свободном доступе в интернете.

Расчет конструкции навеса предполагает выполнение следующих действий:

1. Выбор схемы структуры фермы: арочная, односкатная, двухскатная или прямая. Здесь следует учесть выполняемые будущим навесом функции, используемые при его возведении материалы и личные предпочтения.

Двухскатный навес, покрытый металлочерепицей

1. Далее определяются габариты всего сооружения. При этом важно осознавать то, что в случае увеличения высоты навеса возрастает и его несущая способность. Следовательно, в таком случае стоит позаботиться о дополнительной установке нескольких рёбер жёсткости, которые усилят прочность объекта.
2. В том случае, когда пролёт превышает 35,9 м, требуются вычисления для строительного подъёма, чтобы определить каков будет изгиб погашения, направленный обратно от воздействий на конструкцию.
3. Также определяются параметры панелей фермы в соответствии с удалённостью друг от друга компонентов, осуществляющих передачу нагрузки.
4. Оканчиваются расчёты нахождением удалённости одного узла от другого, наиболее часто этот параметр равен ширине панелей.

Совет: можно использовать старые готовые проекты, лишь подставив в них свои значения. Это значительно облегчит задачу и поможет избежать банальных ошибок.

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.

Виды нагрузок и нюансы проведения расчетов

Для точного расчета параметров фермы односкатной крыши нужно учесть воздействие на нее разных типов нагрузок:

1. Постоянная. Сюда относят вес самой кровельной конструкции, дымоход, телевизионные антенны.
2. Временная. Воздействие снега, ветра и другого внешнего воздействия.
3. Особая. Учитывается в исключительных случаях. К примеру, когда постройка находится на сейсмическом участке, вблизи вулкана.

Определение ветровой нагрузки предусматривает учет таких факторов:

• высота постройки;
• преобладающее направление ветра в определенном регионе;
• плотно застроенная местность или открытая местность.

Для вычисления снеговой нагрузки потребуется знать вес снега на 1 кв. метр кровли. Данные берутся из специальной таблицы по каждому конкретному региону. Эти цифры умножают на поправочный коэффициент (зависит от угла наклона ската). 

При возведении односкатной крыши для частного дома чаще всего выбирается треугольная стропильная ферма, где стропила идут под наклоном.

Для расчета высоты треугольной фермы используют такую формулу:

1/5*L, где L – длина одного пролета каркаса.

Ферма-треугольник возводится под углом от 35 до 50 градусов. Оптимальный показатель – 45 градусов. Высоту прямоугольной фермы получают, умножив 1/6*L. 

Для расчетов больших металлических ферм с длиной пролета от 30 м важен еще такой параметр как строительный подъем.  

Особенности определения параметров деревянных конструкций:

• При пролете до 4,5 м используются цельные стропила с рекомендуемым сечением 50х150 мм при шаге 0,6 м, 75х175 мм при шаге 1,1 м.
• При пролете до 6 м. При большом уклоне нужно стыковать стропила по длине и использовать подкосы. Рекомендуемое сечение 50х200 мм при шаге 0,6 м, 100х200 мм при шаге 1,1 м.
• При пролете больше 6 м. Здесь все стропила будут составными, понадобятся промежуточные стойки для перераспределения на себя части нагрузки и уменьшения провисание балки. Сечение будет как и для длины пролета до 6 м.

Для определения размеров металлоконструкции следуют следующим данным:

• при ширине до 4,5 м — размер изделий 40*20*2 мм;
• при ширине 4,5 — 5,5 м – размер изделий 40*40*2 мм;
• при ширине более 5,5 м — размер изделий 40*40*3 мм либо 60*30*2 мм.

При расчете шага нужно учитывать, что максимальное расстояние от одной опоры до другой равно 1,7 м. При нарушении этого параметра прочность и надежность конструкции будет под вопросом.

Для упрощения проведения расчетов лучше воспользоваться строительным онлайн калькулятором, который уже содержит табличные данные по каждому региону.

Остается только ввести исходную длину, ширину постройки, диаметр, толщину используемых труб для фермы и другие параметры. 

Пример для кровли с длиной пролета 6 м

В качестве примера разберем особенности расчета металлической фермы для навеса 4*6 м. 

1. Материал – металлопрофиль квадратного сечения 3*3 см с толщиной стенок 1,2 мм. 
2. В схеме устройства длина нижнего прогона будет 3,1 м, верхнего – 3,9 м. 
3. Со стороны узкой перпендикулярной части каркаса выставляются вертикальные опоры высотой 0,6 м. 

Для усиления каркаса необходимо приварить треугольником перемычки косого типа. Допустимо использовать более тонкий профиль. Для 6 м пролета потребуется 5 перемычек. Размещают их с одинаковым шагом. Перемычки можно укрепить распорками, выставив их под прямым углом. Для распорок хватит профиля 20*20 мм, шаг между распорками 0,5 м.

Как сделать такую ферму самостоятельно?

Такие металлические фермы сегодня есть возможность заказать на заводе, уже в готовом виде, или же изготовить самостоятельно.

Итак, делают их из таких материалов:

• Алюминиевые профили легки и подходят для устройства крыши с легким покрытием.
• Металлические круглые и профильные трубы радуют большим выбором сечения, толщиной стенок и состава сплава. Такие фермы подходят для создания крыши любой задумки и сложности.
• Тавровый прокат и швеллер подходят для устройства крыш с особыми нагрузками. Для частного домостроения такие фермы используются редко ввиду их значительного веса.
• Из металлического уголка или ЛСТК собирают более простые и облегченные конструкции. Такие фермы подходят для навеса и строительства хозяйственных помещений.

Хотя, справедливости ради заметим, что именно из уголка сегодня строят вполне прочные двускатные крыши для летнего домика или гаража. Если, конечно, в вашем регионе не выпадает слишком много снега:

Фермы из ЛСТК сегодня активно устанавливают на каркасных домах:

Наиболее популярный сегодня вид металлических ферм – изготовленные из трубы некруглого сечения. Это овальная, квадратная или прямоугольная форма в разрезе. Такие трубы производят из стали 09Г2С, Ст3СП и нержавейки.

Вам будет интересно узнать, что изначально форма такой трубы получается круглой, и только потом ее деформируют холодным или горячим методом в квадратный или другого вида профиль. Выпускают такие трубы с минимальными размерами в 15х15 мм или максимальные 45х35 см. Качество труб регулирует ГОСТ.

Сама форма трубы напрямую влияет на область применения таких ферм. Так, плоскоовальные – самые гибкие, и из них получаются сложные фермы красивых форм. А трубы квадратной и прямоугольной формы идеальны для крепления на плоской поверхности.

Посмотрите также, какими аккуратными получаются сваренные вручную арочную фермы из квадратной профильной трубы:

Сегодня для изготовления металлических ферм используют два вида профильных труб: горячекатаные и гнутые. Горячекатаные изготавливают из ленты толщиной от 0,5 до 5 мм, с сечением в виде прямоугольника или квадрата. Именно такой материал вы встречаете чаще всего.

Для обустройства металлических ферм, вместо профильной трубы, также подходит швеллер – балки в виде буквы П, тавр в виде Т и уголок в виде буквы Г. Но среди всех этих конструкций профильные фермы по весу намного легче. Еще одно преимущество – при помощи сварки всю эту конструкцию удобно собирать прямо на месте.

Сегодня удобно заказывать сборные конструкции или собирать их еще на земле. Тогда на саму крышу их поднимают уже в готовом виде. Собирать их следует строго по детализированным чертежам от завода.

Для этого вам понадобятся:

• Болты. Это самый простой способ, а надежность такого соединения уже зависит от качества крепежи и степени его натяжения. Обычно такое крепление делают при помощи специальных ключей с длинными рукоятками или пневматическими инструментами.
• Сварка. Когда ферма должна получиться максимально жесткой и устойчивой, тогда прибегают именно к сварке. Все узлы соединяют при помощи заклепок. Но этот метод – для промышленного строительства, а для устройства стропильной системы обычного жилого дома больше подходит именно болтовое соединение.

Собранная ферма на болтах выглядит так:

Саму заводскую ферму изготавливают из таких элементов, как стойки, раскосы и пояса. И хорошо, если во всех этих элементах заранее проделаны монтажные отверстия. Если нет, тогда детали соединяют между собой способом прихватки или при помощи струбцин.

Вот процесс домашнего изготовления металлических ферм при помощи сварки:

Вот еще один мастер-класс изготовления такой фермы:

И, наконец, в каркасном строительстве сегодня активно используются термопрофили из оцинкованной тонкопрокатной стали.

Суть вот в чем: по всему пути стропилы расположены сквозные прорези особой формы, благодаря которым теплопроводность стальных ферм почти равна теплопроводности деревянного бруса, и никаких мостиков холода.

Т.е. такой материал для металлических ферм полностью перечеркивает те минусы, которые всегда отличали металлические фермы от деревянных в худшую сторону.

Процесс монтажа в пошаговых иллюстрациях

У монтажа ферм на разные основания – свои особенности. Так, на кирпичные стены и железобетонные колонны их устанавливают на анкерные болты.

Устанавливать металлические фермы следует на колонны, которые предварительно прочно закреплены и зацементированы на основании. А поднимать их удобнее поднимать при помощи стрелочного крана, хотя при относительно небольшом весе с ними вполне справляются трое-четверо человек:

Схема такова: сначала двое-трое человек поднимают один конец фермы, надежно его фиксируют на стене, затем – второй:

Конечно, фермы побольше, для другого рода строительства поднять способна только специальна техника:

При этом фермы сначала крепят временными соединениями, а потом – постоянными:

А вот в случае с промышленной постройкой, фермы следует монтировать на подстропильные металлические конструкции, которые служат связующими элементами для опорных колонн.

Сама длина пролетов в этом случае составляет от 20 до 35 метров. Это – все те же фермы Полонсо, которые состоят из двух ферм треугольной формы, соединенных между собой затяжкой.

По окончанию монтажа металлическую ферму по желанию окрашивают в любой выбранный цвет. Особенно эффектно это смотрится под таким покрытием, как поликарбонат или прозрачным шифером. К слову, обычно сами металлические фермы требуют антикоррозийной обработки, чтобы быть защищенными от конденсата в чердачной зоне.

Скажем так: металлические фермы и сооружать, и устанавливать на место ощутимо сложнее, чем деревянные. Зато результат порадует душу!