Арочные фермы – Готовые металлические арочные фермы из профильной трубы по низкой цене для навеса. Изготовление арочных ферм из профильной трубы

Арочные фермы металлические чертежи. Рис.9.11. Типы сечений стержней тяжелых ферм. Чертежи, размеры и основные узлы соединений.

Фермы из профильной трубы на загородных участках в основном используются для строительства всевозможных навесов. Они отличаются от других конструкций прочностью, долговечностью, небольшим весом, возможностью устройства перекрытий большой длины.

Строительные фермы можно купить уже готовые и собрать их на месте установки, но чаще всего они изготавливаются своими руками из металлического профиля. В этом случае вы можете сделать фермы любого размера, любой длины и количества элементов, и стоимость всей конструкции будет дешевле, чем если покупать готовые.

Недостатком изготовления ферм из профильной трубы своими руками является высокая продолжительность и трудозатратность работ. Нужно будет очистить от ржавчины, нарезать, приварить и покрасить большое количество металлических элементов.

На нашем загородном участке мы тоже решили сделать навес из . В качестве опор будем использовать металлические , для усиления конструкции изготовим и приварим к ним фермы из профильной трубы.

Первым делом рассчитаем количество и размер профильной трубы, необходимой для изготовления опор навеса и самих ферм. Для стоек нам понадобится профиль размером 60 на 60 мм, для устройства верхнего пояса фермы — труба 40 на 40 мм, для раскосов и нижнего пояса – 20 на 40 мм. Толщину стенок трубы лучше использовать не менее 3 мм. Толстый металл легче сваривать, более тонкие стенки часто прожигаются насквозь, для их сварки требуется определённая сноровка.

Итак, часть металла купили на базе, другая часть у нас осталась от . Садовым буром просверлим в земле отверстие на глубину 1 м, установим в него трубу нужной длины размером 60 на 60 мм, выровняем её по уровню и зальём цементным раствором, смешанным с щебнем.

Таким же образом установим ещё три столба. Всего забетонировали 4 опоры на одной стороне. Чтобы установить их на одинаковой высоте, мы использовали .

Отступим 2,5 м от первой линии столбов и установим ещё 4 опоры, только высотой на 50 см меньше предыдущих. Навес у нас будет односкатный, поэтому мы сделали первые стойки выше вторых. На этих опорах будет держаться крыша навеса. Чтобы крыша и стойки выдержали массу снега, который будет на ней собираться в зимний период, их необходимо усилить. Самый распространённый вариант для этих целей – сделать фермы и приварить их между столбами.

Переходим к изготовлению фермы. Параллельная четырёхугольная строительная ферма выглядит вот так.

Начнём с верхнего пояса. Возьмём трубу 40 на 40, отрежем её по длине, равной расстоянию между первым столбом и последним, и приварим электросваркой к верхней части каждой опоры. Верхний пояс готов.

Дальше используем профильную трубу 40 на 20, измерим расстояние между соседними стойками и отрежем её болгаркой. Отступим от верхнего пояса вниз 20 см и на этом уровне приварим кусок трубы к опорам, расположив её плашмя. Если нет помощника, один конец трубы можно закрепить, поставив под него подпорку, а второй держать свободной от держака сварочного аппарата рукой. Горизонталь нижнего пояса проконтролируем строительным уровнем.

Так же приварим ещё две профильные трубы между опорами.

Теперь между верхним и нижним поясами фермы нужно приварить раскосы. Именно за счёт них достигается прочность конструкции. Если стропила положить просто на верхний пояс, без фермы, то под тяжестью снега труба деформируется и навес разрушится.

Раскосы привариваются между поясами под углом 45 градусов. Сначала возьмём транспортир и определим угол наклона, сделав на трубе отметку. Потом прислоним к этому месту кусок трубы 20 на 40 и проведём на нём карандашом в месте предполагаемого реза. Болгаркой отрежем лишний металл.

По такому шаблону сделаем нужное число отрезков.

Нам осталось приварить их к поясам фермы. Сначала раскосы прихватывается к трубам небольшими точками, чтобы они держались на конструкции.

Лучше начать сваривать их с двух сторон попеременно. Когда прихватили все трубы, после этого их можно обваривать со всех сторон. Делается это для того, чтобы ферму не повело и она не изменила своих геометрических свойств. Особенно важно соблюдать эту последовательность, если вы свариваете ферму на земле и её пояса жестко не закреплены между опорами.

Соседние раскосы располагаются друг от друга на небольшом расстоянии. По их середине проводят условные линии, эти линии должны пересекаться в высшей точке верхнего пояса и низшей нижнего.

Приварим раскосы между всеми опорами будущего навеса. Работа эта кропотливая и долгая по времени. Но научиться варить металл самому необходимо: во-первых, это умение всегда пригодится в вед

Арочная ферма

Металлические конструкции обладают рядом преимуществ перед железобетонными. Имея куда меньший вес, они прекрасно противостоят вибрационным и прочим нагрузкам. Кроме того, с помощью металла можно обыграть различные архитектурные формы, и реализовать уникальные решения, недоступные при использовании железобетона.

При строительстве ангаров арочного типа используется такой элемент как арочная ферма. Изобретение арочной фермы позволило существенно упростить конструкцию ангара, сократить металлоемкость и трудозатраты при изготовлении. Сделана она из поясов, соединяемых между собой раскосной решеткой, которая в свою очередь состоит из стержней и стоек, придающих конструкции необходимую жесткость. Форма решетки может быть:

• треугольной;
• треугольной, с дополнительными стойками;
• с восходящими и нисходящими раскосами;
• перекрестная;
• шпренгельная;
• ромбическая.

Существует несколько вариантов конструктивного исполнения арочных ферм, с различными радиусами и расстоянием между поясами. Выбор определенной геометрии зависит от назначения здания и расчетных нагрузок, которые оно будет испытывать в процессе эксплуатации.

Ферма может быть плоской или пространственной. Плоская воспринимает приложенные нагрузки лишь в своей плоскости, что требует монтажа дополнительных связей. Пространственная же образует жесткий брус и воспринимает нагрузки в любых направлениях.

Закрепленные на фундаменте с необходимым шагом арочные фермы, соединяются между собой поперечными профилями. В дальнейшем они будут служить основой для обшивки стен ангара профнастилом или тентовой тканью.

Поскольку монтаж элементов производится на болтовое соединение, в дальнейшем конструкция может быть подвергнута демонтажу, с целью передислокации на новое место, утилизации или хранения в разобранном виде.

Арочная конструкция на сегодняшний день остается самой востребованной и доступной из всех видов, по причине простоты и скорости монтажа, поскольку все элементы проходят сборку на предприятии, в процессе изготовления. На месте производится сборка крупных элементов (арочных ферм) в единое целое, что существенно ускоряет сроки сдачи объекта в эксплуатацию.

В фирме МОСТЕНТ вы можете заказать изготовление, монтаж, демонтаж и обслуживание ангаров различных конструкций и назначения.

Металлическая ферма арка чертеж. Как варить ферму для навеса: металлическая ферма своими руками.

Сегодня навес из профильной трубы можно встретить буквально в каждом дворе. Это может быть как небольшой козырек над крыльцом, так и просторная крытая стоянка на несколько автомобилей.

Популярность этого строительного материала понятна – конструкции получаются красивыми, крепкими, а работы по их возведению занимают совсем немного времени. В этой статье мы раскроем основные вопросы, касающиеся конструкции навеса из профильной трубы.

Навес из профтрубы: расчет, чертежи, строительство и виды креплений

Особенного внимания при расчетах требуют габаритные навесы – для автомобиля, бассейна, зоны отдыха и т. д. Небольшие козырьки для односкатных навесов своими руками можно делать без учета СНиП.

Как рассчитать навес, чертежи

Расчет навеса из поликарбоната из профильной трубы начинается с создания эскиза. На нем отражается желаемый тип конструкции и отделки, а также примерные размеры. Точные параметры определяем только после похода на место будущего размещения сооружения – делаем замеры строительной площадки и стены дома, если каркас навеса из профильной трубы будет приставным. Эскиз может быть сделан как вручную, так и с помощью специальной программы.

Делаем навес из квадратной трубы своими руками: эскиз, сделанный в компьютерной программе

Исходные данные для расчетов: дом 9 х 6 м, свободная площадка (9 х 7 м) имеется перед свободной его стороной.

• Навес можно делать шириной во всю стену дома – 9 м, вылет пусть будет на метр короче площадки – 6 м. Получаем сооружение 6 х 9 м.
• Оптимальная высота низкого края – 2,4 м, высокий поднимаем до 3,5 или 3,6 м.
• По перепаду высоты ската вычисляем угол его наклона – получается 12 – 13 градусов.
• Смотрим ветровые и снеговые карты своего района и высчитываем по ним вероятные нагрузки.
• Выбираем на основании полученных цифр материалы, приступаем к составлению чертежа навеса из профильной трубы.

Отдельно надо сделать отдельные чертежи для стропильных ферм. Несколько их вариантов отображены на следующем рисунке.

Изготовление ферм из профильной трубы для навеса: схемы разных типов конструкций

Обратите внимание: СНиП позволяет делать расчет фермы из профильной трубы для навеса с уклоном от 6 градусов. Однако лучше отталкиваться минимум от 8 градусов. Это связано с тем, что малый уклон зимой создаст проблему накопления снега на поверхности кровли.

Чертеж с размерами

Процесс изготовления навеса из профильной трубы

Сделать небольшой пристенный навес из труб совсем не сложно. Начинаем расчетов конструкции и подбора подходящих материалов. Этот процесс описан в предыдущем и следующем абзацах. Далее, согласно чертежу, размечаем рабочую площадку, а точнее расположение фундаментных ям на ней.

• Откапываем ямы на нужную глубину.
• На дно засыпаем слой щебня.
• В ямы вертикально устанавливаем закладные детали.
• Заливаем яму цементно-песчано-гравийным раствором.

На нижние концы стоек навариваем квадраты стали, по размеру точно совпадающие с площадками закладных деталей. Отверстия под болты также должны совпадать. После того как фундаментные столбы застынут, прикручиваем стойки к закладным.

Как зафиксировать навес из профтрубы своими руками: фото коллаж с примером использования закладной детали

Теперь переходим к сборке каркаса кровли. Профтрубу размечаем и режем на части нужной длины. Свариваем или скрепляем болтами сначала боковые фермы, затем фронтальные перемычки и в самом конце монтируем элементы раскосных решеток, если они нужны. В процессе сверяемся со строительным уровнем, также можно использовать магнитные уголки. Готовый каркас поднимаем на стойки и фиксируем метизами/привариваем.

Навес из профильной трубы, фото фиксации кровли на стойках

К сведению: перед началом монтажа кровельного материала навес из профтрубы должен быть окрашен или обработан антикоррозийным составом. Это связано с тем, что в процессе сборки конструкции заводская защита металла повреждается на местах вхождения креплений.

Виды крепления элементов между собой

Очень часто навесы собираются при помощи сквозных болтов или саморезов. Этот способ хорош тем, что в процессе ва

Фермы арочного ангара

1. Информация о фермах арочного ангара. Разделы [п*1-7]: металлические фермы арочного ангара [*12], справочно [+7-495-532-68-99] о фермах арочного ангара из ЛСТК [лёгкие тонкостенные металлические конструкции], стоимость и сфера применения арок металлического ангара. Компания Ангарстрой осуществляет реализацию как целых комплектов металлоконструкций для возведения арочного ангара, так и отдельных металлических ферм. Ниже приведена информация по следующим вопросам. Особенности монтажа арочных ферм на фундамент и обшивка ограждающими конструкциями металлического каркаса ангара. Расчёт экономической обоснованности применения ароных ферм для возведения каркаса из металлических конструкций ангаров арочного типа. Дополнительную информацию по арочным стальным фермам ангара, спецификация, особенности доставки и монтажа на Вашем строительном объекте Вы можете уточнить по телефону, указанному в верхней части сайта.

Фермы арочного ангара для оптимизации нагрузки.

2. Ферма [от лат. fermis — прочный]. Фермы арочного ангара [*74], описание и цены на арочные фермы [дуги] ангара. Металлические фермы классифицируются по 3 параметрам: тип опирания, вид очертания внешнего контура, тип решётки. Применение металлических дугообразный конструкций (арочных ферм) вместо общепринятых прямолинейных балок объяснимо несколькими факторами. Во-первых, металлическая ферма арочного типа выдерживает большие нагрузки по сравнению с поперечной балкой за счёт использования внутренней решётки, которая рационально распределяет вертикальную нагрузку от кровли а также снеговую и ветровую нагрузку на несущие конструкции арочного ангара. Во-вторых, вес металлической арочной фермы гораздо ниже чем прямолинейной балки при тех же расчётных нагрузках, а значит экономически обоснованно применять именно арочные фермы для строительства быстровозводимых зданий и помещений на базе арочного ангара.

Арочные ангары.

3. В последние 15-20 лет всё большую популярность приобретает применение арочных ангаров для строительства быстровозводимых зданий, сооружений, складов, хранилищ. Арочный ангар на базе каркаса из металлических ферм имеет ряд преимуществ перед строительством капитального здания. Во-первых это конечно же экономический фактор — к примеру строительство холодного или тёплого складского помещения на базе арочного ангара (арочника) обходится дешевле в 2,5 — 3 раза по сравнению с возведением капитального складского комплекса. Строительство арочного ангара не требует возведения основательного фундамента, ограждающие конструкции арочника это оцинкованный стальной лист толщиной 1,5 миллиметра, обеспечивающий создание герметичного теплового контура будущего здания. Теплопотери возводимого арочного ангара минимизируются за счёт качественного монтажа окон и ворот. Срок эксплуатации арочного ангара составляет более 50 лет, при том, что данный вид сооружений имеет высокую ремонтопригодность.

Типовой ангар на основе арочных ферм

Характеристики арочного ангара	Значения параметров
Максимальная нагрузка [снеговая]	до 350 кг/м2
Максимальная нагрузка [ветровая]	до 55 кг/м2
Максимальный зимний температурный режим	до -50 градусов по Цельсию
Расчётная температура внутри сооружения [тёплое исполнение]	от +7 до +25 градусов по Цельсию.
Расчётная влажность воздуха внутри сооружения	от 55% до 90%
Ограждающие конструкции	Профнастил С10, С8, С44, С21, НС35
Тип фундамента	Точечный, леточный, свайный, плитный
Высота арочного ангара	1/2 ширины [длинны пролёта]
Устойчивость к сейсмическим нагрузкам	до 8 баллов по шкале Рихтера
Арочный шаг	3000 миллиметров [3 метра]
Общая длиина арочного ангара	Пропорциональна [кратна] арчоному шагу
Расчётная стоимость	*Уточняйте у менеджеров, в зависимости от комплектации

Ограждающие конструкции фермы арочного ангара.

4. В зависимости от варианта исполнения арочного ангара [тёплый, холодный] обшивка металлических ферм производится оцинкованным профнастилом. Данный строительный материал имеет высокий запас надёжности, так уровень ветровой нагрузки на обшивку стального каркаса арочного ангара может достигать 45 килограмм на метр квадратный, показатели снеговой нагрузки на ограждающие конструкции арочника могут достигать 180 килограмм на метр квадратный. Способ крепления обшивки на арочные фермы — болтовой. Это ещё один фактор увеличивающий ремонтопригодность арочных ангаров. Антикоррозийная защита арочных конструкций (ферм) ангара производится специальными грунтовками и полимерными покрытиями, всё это способствует длительному сроку эксплуатации данных инженерных сооружений.

Фермы арочного ангара от компании Ангарстрой.

5. Компания Ангарстрой предлагаем арочные металлические фермы с длинной пролёта до 18 метров. Также обращаем Ваше внимание на то, что цены стальные фермы для строительства арочных ангаров в нашей компании одни из лучших в Московском регионе и Российской Федерации. А такие нюансы как налаженная логистика, скидки и инидивидуальный подход к каждому клиенту делает Ваше сотрудничество с нами выгодным и полезным. По всем вопросам, касающихся арочных металлических ферм, продажа, доставка, монтаж, эксплуатация, расчётные нагрузки на фермы (снеговая, ветровая, сейсмическая) обращайтесь в отдел продаж компании Ангарстрой по контактному телефону 8-495-532-68-99.

Арки арочного ангара.

6. Арки арочного ангара — справочная информация по объёмным аркам арочного ангара. Решётчатая металлическая конструкция, способная воспринимать нагрузки только в одной плоскости и элементы которой также лежат в одной плоскости называется плоской аркой. Объёмной аркой арочного ангара называется металлическая конструкция, способная воспринимать нагрузки в нескольких плоскостях, кроме того металлические направляющие арочной решётки образую объёмную структуру, с узлами жёсткости лежащими в различных плоскостях. Экономических эффект от применения объёмный арок арочного ангара тем выше, чем больше общий пролёт металлической конструкции.

Ферма арочного ангара — фотогалерея.

Фото 1: монтаж каркаса на фундамент. Фото 2: арочные фермы обработанные антикоррозийным покрытием.

Фото 3,4 строительство арочного ангара стандартной комплектации. Воронеж, апрель 2014 года.

Фото 5, 6: быстровозводимое складское помещение 15х45. Июнь 2012 года, Армавир.

Фото 7: установка арочного каркаса в зимний период. Одно из достоинств каркасного строительства — отсутствие «мокрых процессов». Фото 8: небольшой арочник под холодный склад.

Фото 9, 10: быстровозводимые арочные кострукции сельскохозяйственного назначения.

Фото 11: производственное помещение на базе арочного каркасного ангара, площадь 280 квадратных метров, утёпленный вариант. Фото 12: зернохранилище, ограждающие коснтрукции: оцинкованный профнастил.

Фото 13, 14: технология каркасного строительства для сельского хозяйства.

Фото 15: спортивное сооружение на базе арочной конструкции из металлических ферм. Фото 16: комплектация арочника.

Фото 17, 18: монтаж профнастила на металлические секции ферм.

Фото 19, 20: установленны на ленточный фундамент металлический арочный каркас. Длинна пролёта фермы: 12 метров.

Фото 21, 22: строительство теннисного корта на базе арочного ангара, размеры сооружения: ширина 18 метров, высота 9 метров, длинна 38 метров.

Фото 23: внешний вид спортивного сооружения. Фото 24: внутренняя отделка металлического каркаса.

Фото 25, 26: арочные фермы монтируются на фундамент с шагом в 3 метра, обшивка крепится на болты.

Фото 27, 28: ограждающие конструкции каркаса теннисного корта из арочных ферм — профнастил, толщина металлического листа 1,5 миллиметра.

Расчет арочной фермы — Доктор Лом. Первая помощь при ремонте

Рисунок 293.1. Общая предварительная схема арочной галереи.

Расчетной нагрузкой для ферм будет снеговая нагрузка, нагрузка от веса поликарбоната, балок обрешетки и собственного веса ферм. Для упрощения расчетов можно рассматривать все эти нагрузки как сосредоточенные в узлах фермы.

В действительности, при использовании сотовых поликарбонатных листов и при расположении балок обрешетки вровень с верхним поясом фермы часть нагрузки будет передаваться не в виде сосредоточенной нагрузки в узлах фермы, а в виде равномерно распределенной нагрузки на стержни верхнего пояса. Однако даже при пролете между фермами, равном пролету между балками обрешетки, нагрузка, передаваемая листами поликарбоната непосредственно на стержни верхнего пояса фермы, будет в 8-10 раз меньше, чем нагрузка, приходящаяся на балки обрешетки, а значит, на узлы фермы. Если пролет между балками обрешетки будет в два раза меньше пролета между фермами, то значение распределенной нагрузки, передаваемой непосредственно на стержни верхнего пояса фермы, уменьшится еще в несколько раз. Таким образом для упрощения расчетов фермы нагрузку на ферму можно рассматривать как несколько сосредоточенных нагрузок, приложенных в узлах фермы. Более того, распределенная нагрузка будет уменьшать значение момента, возникающего в верхних стержнях из-за их непрямолинейности и потому расчет без учета того, что часть нагрузки передается в виде распределенной, будет не только более простым, но и более надежным, так как обеспечит дополнительный запас по прочности. А чтобы сомнений в правильности выбранного пути не оставалось, можно увеличить сечение стержней верхнего пояса на 3-5% в зависимости от соотношения пролетов. И только если настил будет из монолитного поликарбоната, то соотношение нагрузок, передаваемых в узлах фермы и равномерно распределенных по стержням верхнего пояса фермы, следует учитывать при расчете. Однако мы такую ситуацию пока не рассматриваем.

При расстоянии между верхними узлами фермы около 63 см и пролете между фермами 105 см соотношение пролетов составляет 105/63 = 1.67 раза, поэтому наше допущение о передаче нагрузок только в узлах фермы вполне приемлемо. Вот только определить эти самые сосредоточенные нагрузки в узлах фермы будет не так уж и просто. Когда мы рассчитывали сотовый поликарбонат и балки обрешетки, то выяснили, что снеговая нагрузка — одна из главных расчетных нагрузок — является не постоянной и неравномерно распределенной. Это означает, что во-первых ферму необходимо рассчитывать на 2 варианта загружения, а во-вторых, при первом варианте загружения, когда изменение снеговой нагрузки по длине пролета фермы описывается уравнением косинуса, для определения суммирующей сосредоточенной нагрузки потребуется множество вычислительных операций. Точнее все эти вычислительные операции мы должны были сделать раньше, когда рассчитывали сотовый поликарбонат и балки обрешетки, так как опорные реакции для многопролетной балки — листа сотового поликарбоната — это и есть сосредоточенные нагрузки для фермы, передаваемые балками обрешетки в узлы. Тем не менее при расчетах и сотового поликарбоната и балок обрешетки большой необходимости в точных расчетах не было, так как возможное уменьшение расчетных величин, таких как момент сопротивления или деформация прогиба на 2-10% — это конечно хорошо, но все это с лихвой можно перекрыть соответствующим коэффициентом надежности конструкции.

При расчете арочной фермы также можно упростить вычисления, приняв нагрузку равномерно распределенной, однако ферма — это единая конструкция и такой запас может оказаться чрезмерным, поэтому имеет смысл повозиться с расчетом фермы немного больше. Впрочем, значения сосредоточенных нагрузок все равно будут приблизительными.

Расчет арочной фермы на 1 вариант снеговой нагрузки

Для начала определим средние значения коэффициентов μ для каждого пролета верхнего пояса балки (так как ферма симметричная, то достаточно это сделать только для одной половины фермы). Для этого нужно знать значения углов наклона касательных в этих точках. Если верить науке геометрии, то получается, что в середине первого (крайнего) пролета угол наклона будет 47.823^о, во втором — 39.128^о, в третьем — 30.433^о, в четвертом — 21.737^о, в пятом — 13.043^о, в шестом — 4.348^о (угол между узлами верхнего пояса фермы составляет 104.34/12 = 8.695^о). Тогда

для 1 пролета среднее значение μ = cos1.8·47.823 = 0.068, l₁ = 0.6239·cos47.823 = 0.4189 м, Q_1ср = 180·0.068·0.4194 = 5.13 кг

для 2 пролета μ = 0.335, l₂ = 0.484 м, Q_2ср = 29.21 кг

для 3 пролета μ = 0.5767, l₃ = 0.5379 м, Q_3ср = 55.91 кг

для 4 пролета μ = 0.7757, l₄ = 0.5795 м, Q_4ср = 81.03 кг

для 5 пролета μ = 0.9172, l₅ = 0.6078 м, Q_5ср = 100.47 кг

для 6 пролета μ = 0.9906, l₆ = 0.6221 м, Q_6ср = 111.08 кг

При этом, как мы уже говорили, опорные реакции в узлах не будут равны половине сосредоточенной нагрузки, условно приложенной в середине пролета, тем не менее для упрощения решения задачи такое допущение вполне приемлемо. Тогда сосредоточенные нагрузки от снега в узлах фермы составят

Q_s1 = 5.13/2 = 2.565 кг

Q_s2 = 2.565 + 29.21/2 = 17.17 кг

Q_s3 = 14.605 + 55.91/2 = 42.56 кг

Q_s4 = 27.955 + 81.03/2 = 68.47 кг

Q_s5 = 40.515 + 101.47/2 = 91.49 кг

Q_s6 = 50.735 + 111.08/2 = 106.275 кг

Q_s7 = 111.08 кг

Значения распределенных нагрузок от веса сотового поликарбоната и балок обрешетки мы определили ранее, воспользуемся этими значениями. Тогда

Q_п1 = 1.905·1.05/2 = 1 кг

Q_п2 = 1.905·1.05 = 2 кг

Значения сосредоточенной нагрузки от веса поликарбоната в остальных узлах фермы (кроме последнего) будут такими же, как во втором узле.

Q_б1 = 4.22·1.05/2 = 2.22 кг

Q_б2 = 4.22·1.05 = 4.43 кг

Нагрузка от собственного веса фермы нам по умолчанию не известна, но предположим, что ферма будет изготавливаться из квадратной профильной трубы сечением 50х3 мм, тогда с учетом геометрии фермы и особенностей изготовления сосредоточенная нагрузка от собственного веса будет в 2.5-3 раза больше, чем нагрузка от балок обрешетки и составит

Q_ф1 = 2.22·3 = 6.66 кг

Q_ф2 = 4.43·3 = 13.29 кг

Теперь мы можем собрать сосредоточенные нагрузки для всех узлов фермы

Q₁ = 2.57 + 1 + 2.22 + 6.66 = 12.45 кг

Q₂ = 17.17 + 2 + 4.43 + 13.29 = 36.89 кг

Q₃ = 62.28 кг

Q₄ = 88.19 кг

Q₅ = 111.21 кг

Q₆ = 126 кг

Q₇ = 130.8 кг, Q₇/2 = 65.4 кг

А теперь можно уже определить значение опорных реакций для фермы. Так как ферма у нас симметричная и нагрузки приложены симметрично, то опорные реакции будут равны между собой и будут составлять

V_A = V_B = Q₁ +Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆ +Q₇/2 = 12.45 + 36.89 + 62.28 + 88.19 +111.21 + 126 + 65.4 = 502.42 ≈ 502.4 кгс

Значение горизонтальной составляющей опорной реакции будет равно нулю, так как горизонтальных нагрузок в нашей расчетной схеме нет.

В итоге расчетная схема для нашей фермы будет выглядеть так:

Рисунок 293.2. Расчетная схема арочной фермы.

На рисунке 293.2 б) показаны сечения, благодаря которым можно рассчитать усилия во всех стержнях фермы с учетом того, что ферма и нагрузка на ферму является симметричной и значит достаточно рассчитывать не все стержни фермы, а чуть больше половины. А чтобы не заблудиться в густом лесу стержней, стержни и узлы ферм принято маркировать. Маркировка, показанная на рис.293.2 в) означает, что у фермы есть:

Стержни нижнего пояса: 1-а, 1-в, 1-д, 1-ж, 1-и, 1-л, 1-н;

Стержни верхнего пояса: 3-б, 4-г, 5-е, 6-з, 7-к, 8-м;

Стойка: 2-а;

Раскосы: а-б, б-в, в-г, г-д, д-е, е-ж, ж-з, з-и, и-к, к-л, л-м, м-н.

Если нужно рассчитать все стержни фермы, то лучше составить таблицу, в которую нужно внести все стержни фермы. Затем в эту таблицу будет удобно вносить полученные значения максимальных изгибающих моментов, а также растягивающих или сжимающих напряжений.

Если фермы будут изготавливаться из 1-2 видов профилей металлопроката, то достаточно рассчитать сечения стержней в наиболее нагруженных сечениях фермы. А так как на глаз определить такие максимально загруженные сечения трудно, то произведем расчет для сечений, показанных нар рисунках 293.2 г), д), ж).

сечение II-II (рис. 293.2 ж)

Так как в узлах фермы — шарниры, то и значение изгибающих моментов в узлах фермы равно нулю, а кроме того, исходя из тех же условий статического равновесия сумма всех сил относительно оси х или оси у также равна нулю. Это позволяет составить как минимум три уравнения статического равновесия (два уравнения для сил и одно для моментов), но в принципе уравнений моментов может быть столько же сколько узлов в ферме и даже больше, если использовать точки Риттера. А это такие точки в которых пересекаются две из рассматриваемых сил и при сложной геометрии фермы точки Риттера не всегда совпадают с узлами фермы. Тем не менее в данном случае у нас геометрия не очень сложная и потому для определения усилий в стержнях попробуем обойтись имеющимися узлами фермы. Но при этом опять же из соображений простоты расчета как правило выбираются такие узловые точки, уравнение моментов относительно которых позволяет сразу определить неизвестное усилие, не доводя дело до решения системы из нескольких уравнений.

Выглядит это примерно так. Если составить уравнение моментов относительно узла 2, то в нем будут всего два члена, причем один из них уже известный:

М₂ = -V_Al + N_1-ah = 0;

N_1-ah = V_Al;

где l — плечо действия силы, равное расстоянию от узла 1 до узла 2 по горизонтали, согласно принятой нами расчетной схемы l = 0.25 м; h— плечо действия силы N_1-a , равное кратчайшему расстоянию до линии действия силы N_1-a. Так как рассматриваемый нами стержень 1-а не является прямолинейным, то h будет зависеть от места условного рассечения. Разрешается эта ситуация следующим образом: все стержни рассматриваются как прямолинейные (на рисунке 293.3 показаны зеленым цветом), а изменение геометрии стержней учитывается эксцентриситетом приложения нагрузки (на рис. 293.3 показан красным цветом), при этом максимальный эксцентриситет будет посредине криволинейного стержня. А там, где есть эксцентриситет есть изгибающий момент и его следует учитывать при подборе сечения стержней. Так как пояса фермы описываются уравнением окружности, то определить значение эксцентриситета для всех пролетов не сложно.

Рисунок 293.3. Эксцентриситеты криволинейных стержней арочной фермы.

Так как угол между узлами верхнего пояса фермы составляет 8.695^о, то согласно формулы (278.1.3) величина эксцентриситета для стержней верхнего пояса составит

е = R(1 — cos(α/2)) = 411.5(1 — 0.99712) = 1.184 см. Длина условно прямолинейных стержней верхнего пояса составит

l = 2e/tg(α/4) = 62.39 см

Угол между узлами нижнего пояса составляет 93.71/12 = 7.809^о, е = 0.95512 см, для крайнего стержня 1-а е = 0.23885 см. Длина условно прямолинейных стержней нижнего пояса l = 56.041 см, длина условно прямолинейного крайнего стержня l = 28.036 см.

Далее вычисляются основные геометрические параметры стержней фермы:

Рисунок 293.4. Основные геометрические параметры для стержней арочной фермы сечения II-II.

Данные, показанные на рисунке 293.4 могут показаться слишком точными, тем более, что при изготовлении фермы точность соблюдения углов и длины стержней будет гораздо меньше. Тем не менее, изготовление фермы, это одно, а расчет фермы — совсем другое. Приведенные на рисунке 293.4 значения являются приблизительными, насколько приблизительными — покажет проверка.

Теперь мы можем определить значение силы N_1-a:

N_1-a = V_Al/h = 502.4·0.25/0.3535 = 355.304 кг

Чтобы определить напряжения в стержне N_3-б составляется уравнение моментов относительно узла 3:

М₃ = V_Al — Q₁(0.25 + 0.1986) — N_3-бh = 0;

N_3-б = (502.4·0.1986 — 12.45·0.4486)/0.3675 = 256.3 кг

Усилия в стержне N_а-б можно определить, составив уравнение моментов относительно узла 1:

М₁ =- Q₁·0.25 — N_3-б·0.353 — N_а-бh= 0;

N_а-б = — (12.45·0.25 + 256.3·0.353)/0.2196 = — 426.173 кг

Знак «-» в данном случае означает, что сила будет направлена в сторону, противоположную показанной на рисунке 293.2.ж). Т.е. в стержне будут возникать растягивающие напряжения.

Проверить правильность вычислений мы можем, составив уравнения сил:

ΣQ_y = — Q₁ +V_A — N_1-asin44.9^о — N_3-бsin47.82^о + N_а-бsin6.57^о = 0; -12.45 +502.4 — 250.8 — 189.93 — 48.76 = 0.46 кг

ΣQ_x = — N_а-бcos6.57^о — N_1-aсos44.9^o — N_3-бcos47.82^o = 0; 423.37 — 251.676 — 172.1 = — 0.397 кг

Как видим, небольшая погрешность в наших вычислениях все-таки набежала. Тем не менее эта погрешность составляет менее 0.1% (0.4·100/423.37 = 0.094%), а потому можно считать ее вполне приемлемой. К тому же это еще не самые нагруженные стержни фермы. А самые нагруженные стержни располагаются как правило ближе к середине фермы, поэтому рассмотрим далее

сечение XIII-XIII (рис. 293.2. г)

Тут без геометрии стержней тоже не обойтись, кроме того нужно знать расстояния для сосредоточенных нагрузок:

Составим уравнение моментов относительно узла 14:

М₁₄ = -3.25Q₁ — 2.8313Q₂ — 2.3473Q₃ — 1.8094Q₄ -1.23Q₅ — 0.6221Q₆ + 3V_A + 0.5506N_1-н = 0;

N_1-н = (3.25·12.45 + 2.8313·36.89 + 2.3473·62.28 +1.8094·88.19 +1.23·111.21 +0.622·126 — 3·502.4)/0.5506 = — 1528.1 кг (работает на растяжение)

Уравнение моментов относительно узла 13:

М₁₃ = -2.97Q₁ — 2.5511Q₂ — 2.0671Q₃ — 1.5292Q₄ — 0.95Q₅ — 0.3419Q₆ + 2.72V_A — 0.5278N_8-м = 0;

N_8-м = (-2.97·12.45 — 2.5511·36.89 — 2.0671·62.28 — 1.5292·88.19 — 0.95·111.21 — 0.3419·126 + 2.72·502.4)/0.5278 = 1559.51 кг (работает на сжатие)

Для определения усилий в стержне N_м-н можно составить уравнение моментов относительно узла 15, но проще составить уравнение сил относительно оси х:

ΣQ_x = — N_м-нcos63.03 — N_8-мcos4.348 — N_1-н = 0;

N_м-н=(1528.1 — 1559.51·0.9971)/0.4535 = — 59.36 кг (работает на растяжение)

В данном случае знак «-» снова показывает, что сила направлена в сторону, противоположную от той, которую мы приняли при составлении расчетной схемы. Проверим правильность расчетов

ΣQ_у = Q₇/2 — N_м-нsin63.03 — N_8-мsin4.348 = 65.4 — 1559.51·0.0758 +59.36·0.8912 = 0.09 кг

В данном случае складывать все силы, действующие в узлах, не было необходимости, так как опорная реакция больше суммы сил на Q₇/2.

На этом расчет стержней по первому варианту нагружения можно закончить, но для уверенности проверим еще одно

сечение IX-IX (рис. 293.2. д)

Усилия в стержнях определяются по приведенному выше алгоритму (геометрические параметры не приводятся), значения плеч действия сил для стержней, а также угол наклона стержня N_з-и определялись графически. Сначала составим уравнение моментов относительно узла 9:

М₉ = -1.8753Q₁ — 1.4564Q₂ — 0.9274Q₃ — 0.4345Q₄ + 1.6253V_A — 0.4911N_6-з = 0;

N_6-з = — (1.8753·12.45 + 1.4564·36.89 + 0.9274·62.28 +0.4345·88.19 — 1.6253·502.4)/0.4911 = 1311.6 кг

Уравнение моментов относительно узла 10:

М₁₀ = -2.02Q₁ — 1.6014Q₂ — 1.1741Q₃ — 0.5795Q₄ + 1.7753V_A + 0.5132N_1-и = 0;

N_1-и = — (-2.02·12.45 — 1.6014·36.89 — 1.1741·62.28 — 0.5795·88.19 + 1.7753·502.4)/0.5132 = — 1303.68 кг (работает на растяжение)

Для определения усилий в стержне N_з-и можно составить уравнение моментов относительно узла 11, но проще составить уравнение сил относительно оси х:

ΣQ_x = — N_з-иcos76.95 — N_6-зcos21.737 — N_1-иcos15.6175 = 0;

N_з-и=(1303.68·0.9631 — 1311.6·0.93)/0.2258 = 164.8 кг

Проверим правильность расчетов

ΣQ_у = Q₅ + Q₆ + Q₇/2 — N_з-иsin76.95 — N_6-зsin21.737 — N_1-иsin15.6175 = 65.4 + 126 + 111.21 — 1311.6·0.3703 — 164.8·0.9741 + 1303.68·0.2692 = 7.3 кг

В данном случае погрешность набежала намного больше из-за графического определения значений плеч действия сил и угла наклона одного из стержней, но все равно эта погрешность находится в пределах 1%, а потому вполне допустима, тем более, что в данном сечении усилия в стержнях не максимальные.

Расчет арочной фермы на 2 вариант снеговой нагрузки

В принципе, чтобы обеспечить достаточный запас, можно увеличить полученные максимальные усилия для стержней раза в 2 и на том расчет закончить, но раз уж мы взялись рассчитывать ферму по всем правилам, то доведем расчет до конца, тем более, что все основные геометрические параметры фермы нам уже известны. А так как бóльшие нагрузки находятся ближе к опорам, то вполне может оказаться, что нагрузка в максимально нагруженных стержнях будет меньше.

Единственное отличие от расчета по первому варианту нагрузки будет в том, что нагрузка по второму варианту будет не симметричная. Тогда

для 1 пролета среднее значение μ = 2.4sin1.4·47.823 = 2.208, l₁ = 0.6239·cos47.823 = 0.4189 м, Q_1ср = 180·2.208·0.4189 = 166.5 кг

для 2 пролета μ = 1.9606, l₂ = 0.484 м, Q_2ср = 170.81 кг

для 3 пролета μ = 1.62, l₃ = 0.5379 м, Q_3ср = 156.85 кг

для 4 пролета μ = 1.2156, l₄ = 0.5795 м, Q_4ср = 126.8 кг

для 5 пролета μ = 0.752, l₅ = 0.6078 м, Q_5ср = 82.27 кг

для 6 пролета μ = 0.2545, l₆ = 0.6221 м, Q_6ср = 28.5 кг

Для остальных — симметричных — пролетов изменится только значение коэффициента µ, а именно уменьшится в 2 раза.

для 7 пролета μ = 0.2545, l₆ = 0.6221 м, Q_7ср = 14.25 кг

для 8 пролета μ = 0.752, l₅ = 0.6078 м, Q_8ср = 41.14 кг

для 9 пролета μ = 1.2156, l₄ = 0.5795 м, Q_4ср = 63.4 кг

для 10 пролета μ = 1.62, l₃ = 0.5379 м, Q_3ср = 78.43 кг

для 11 пролета μ = 1.9606, l₂ = 0.484 м, Q_2ср = 85.41 кг

для 12 пролета μ = 2.208, l₁ = 0.4189 м, Q_2ср = 83.25 кг

При этом, как мы уже говорили, опорные реакции в узлах не будут равны половине сосредоточенной нагрузки, условно приложенной в середине пролета, тем не менее для упрощения решения задачи такое допущение вполне приемлемо. Тогда сосредоточенные нагрузки от снега в узлах фермы составят

Q_s1 = 166.5/2 = 83.25 кг

Q_s2 = 83.25 + 85.41 = 168.66 кг

Q_s3 = 85.41 + 78.43 = 163.84 кг

Q_s4 = 78.43 + 63.4 = 141.83 кг

Q_s5 = 63.4 + 41.14 = 104.54 кг

Q_s6 = 41.14 + 14.25 = 55.39 кг

Q_s7 = 14.25 +14.25/2 = 21.38 кг

Q_s8 = 7.13 + 41.14/2 = 27.7 кг

Q_s9 = 20.57 + 63.4/2 = 52.27 кг

Q_s10 = 31.7 + 78.43/2 = 70.92 кг

Q_s11 = 39.22 + 85.41/2 = 81.93 кг

Q_s12 = 42.71 + 83.25/2 = 84.34 кг

Q_s13 = 41.63 кг

Тогда сосредоточенные нагрузки для всех узлов фермы

Q₁ = 83.25 + 1 + 2.22 + 6.66 = 93.13 кг

Q₂ = 168.66 + 2 + 4.43 + 13.29 = 188.38 кг

Q₃ = 183.56 кг

Q₄ = 161.55 кг

Q₅ = 124.26 кг

Q₆ = 75.11 кг

Q₇ = 41.1 кг

Q₈ = 47.42 кг

Q₉ = 72 кг

Q₁₀ = 90.64 кг

Q₁₁ = 101.65 кг

Q₁₂ = 104.06 кг

Q₁₃ = 51.51 кг

Так как нагрузки приложены не симметрично, то опорные реакции следует определять по уравнению моментов. Для определения опорной реакции V_A нужно составить уравнение моментов относительно точки приложения опорной реакции V_B:

6V_A -6.25Q₁ — 5.83.13Q₂ — 5.3473Q₃ — 4.8094Q₄ — 4.23Q₅ — 3.6221Q₆ — 3Q₇ — 2.3779Q₈ — 1.77Q₉ — 1.1906Q₁₀ — 0.6257Q₁₁ — 0.1687Q₁₂ + 0.25Q₁₃

V_A = (582.0625 + 1098.5 + 981.55 + 776.96 + 525.62 + 272.055 +123.3 + 112.76 + 127.44 + 107.916 + 63.6 + 17.55 — 12.8775)/6 = 796.07 кгс

Теперь можно рассчитать стержни в максимально нагруженном сечении. Расчет упрощает то, что в имеющиеся формулы достаточно подставить новые значения сосредоточенных нагрузок.

сечение XIII-XIII (рис. 293.2. г)

М₁₄ = -3.25Q₁ — 2.8313Q₂ — 2.3473Q₃ — 1.8094Q₄ — 1.23Q₅ — 0.6221Q₆ + 3V_A + 0.5506N_1-н = 0;

N_1-н = (3.25·93.13 + 2.8313·188.38 + 2.3473·183.56 +1.8094·161.55 +1.23·124.26 +0.622·75.11 — 3·796.07)/0.5506 = — 1143.17 кг (работает на растяжение)

М₁₃ = -2.97Q₁ — 2.5511Q₂ — 2.0671Q₃ — 1.5292Q₄ — 0.95Q₅ — 0.3419Q₆ + 2.72V_A — 0.5278N_8-м = 0;

N_8-м = (-2.97·93.13 — 2.5511·188.38 — 2.0671·183.56 — 1.5292·161.55 — 0.95·124.26 — 0.3419·75.11 + 2.72·796.07)/0.5278 = 1208.66 кг (работает на сжатие)

ΣQ_x = — N_м-нcos63.03 — N_8-мcos4.348 — N_1-н= 0;

N_м-н=(1143.17 — 1208.66·0.9971)/0.4535 = — 136.68 кг (работает на растяжение)

Так как максимальныеу силия в стержнях сечения XIII-XIII при 2 варианте снеговой нагрузки меньше, чем при первом варианте, то дополнительно проверять точность расчетов не будем, а лучше рассчитаем стержни верхнего и нижнего пояса для

сечения IX-IX (рис. 293.2. д)

М₉ = -1.8753Q₁ — 1.4564Q₂ — 0.9274Q₃ — 0.4345Q₄ + 1.6253V_A — 0.4911N_6-з = 0;

N_6-з = — (1.8753·93.13 + 1.4564·188.38 + 0.9274·183.56 +0.4345·161.55 — 1.6253·796.07)/0.4911 = 1230.75 кг

М₁₀ = -2.02Q₁ — 1.6014Q₂ — 1.1741Q₃ — 0.5795Q₄ + 1.7753V_A + 0.5132N_1-и = 0;

N_1-и = — (-2.02·93.13 — 1.6014·188.38 — 1.1741·183.56 — 0.5795·161.55 + 1.7753·796.07)/0.5132 = — 1197.06 кг (работает на растяжение)

А еще проверим усилия в стержне N_а-б, но для этого сначала нужно определить усилия в стержне N_3-б:

сечение II-II (рис. 293.2 ж)

М₃ = 0.1986V_A — 0.4486Q₁ — 0.3675N_3-б = 0;

N_3-б = (796.07·0.1986 — 93.13·0.4486)/0.3675 = 316.52 кг

М₁ = — 0.25Q₁ — 0.353N_3-б — 0.2196N_а-б = 0;

N_а-б = — (93.13·0.25 + 316.52·0.353)/0.2196 = — 614.82 кг

Как видим, при 2 варианте загружения напряжения в стержнях верхнего и нижнего пояса будут меньше, а в раскосах больше. Используем эти данные для дальнейших расчетов.

Подбор сечения

Самым загруженным является стержень 8-м, на который действует продольная сжимающая сила N_8-м = 1559.51 кг. Однако кроме этого следует учесть и максимальный эксцентриситет приложения этой продольной силы, который мы определили ранее. Тогда

σ = N/φF + Ne/W ≤ R

Расчет сжатых стержней ничем не отличается от расчета колонн, поэтому далее приводятся только основные этапы расчета без подробных пояснений.

по таблице 1 (см. ссылку выше) определяем значение μ = 0.5 если верхний и нижний пояс будут выгибаться из цельной трубы. Если труба будет свариваться в нескольких местах, то тогда для надежности лучше принять коэффициент μ = 0.75. Однако нормативные документы, в частности СНиП II-23-81*(1990) «Стальные конструкции», рекомендуют принимать μ = 0.8-1. Насколько справедливо такое требование в случае, если пояс фермы делается из одной трубы — решать вам.

Когда мы рассчитывали балки обрешетки для сотового поликарбоната то одним из вариантов была квадратная профильная труба 30х30х3.5 мм. По сортаменту для квадратных профильных труб площадь сечения такой трубы составит F = 3.5 см² (радиус инерции i = √(I/F) = 1.066 см), момент сопротивления W = 2.65 см³, проверим, подходит ли эта труба для поясов фермы, так как делать пояса из трубы меньшего сечения эстетически нецелесообразно:

При радиусе инерции, равном i = 1.066 см, значение коэффициента гибкости составит

λ = μl/i = 63·0.75/1.066 = 44.32 ≈ 45

тогда по таблице 2 коэффициент изгиба φ = 0.875 (для стали С235 прочностью R_y = 2350 кгс/см², определяется интерполяцией значений 2050 и 2450)

1559.51/(0.875·3.5) + 1559.51·1.184/2.65 = 1206 кгс/см² < R_y = 2350 кгс/см²;

Примечание: Если расчетное сопротивление профильной трубы, которая будет использоваться для изготовления фермы, известно, то следует принимать известное значение расчетного сопротивления, если расчетное сопротивление не известно, то лучше принимать значение, минимальное из возможных, как в данном случае.

Так как раскосы фермы будут прямолинейными, т.е. эксцентриситета приложения сил не будет, да и сами напряжения, действующие в поперечных сечениях раскосов, значительно меньше, чем в стержнях верхнего и нижнего пояса, то для раскосов можно подбирать трубы, исходя из конструктивных соображений.

Например, максимальная растягивающая продольная сила будет действовать на стержень а-б N_а-б = — 614.82 кг, при заданном расчетном сопротивлении для обеспечения прочности потребуется труба сечением не менее

F = N/R = 614.82/2350 = 0.27 см²

Даже у трубы 10х10х1 мм сечение больше. Однако чем тоньше стенки трубы, тем труднее их аккуратно сварить. А так как этот и некоторые другие стержни будут работать на растяжение, то сварка это самое растяжение должна выдерживать, т.е. раскосы лучше делать минимум из 15 или 20 трубы.

Примечание: если стержни для верхнего и нижнего пояса будут выгибаться на станке, то сгибание лучше производить в точках, максимально приближенных к узлам фермы. Тогда остаточные напряжения не будут сильно влиять на несущую способность стержней и в итоге ферму действительно можно рассматривать как некую конструкцию с шарнирами в узлах. Если точки изгибания не будут приходиться на узлы фермы, то для надежности лучше принять еще большее сечение стержней (или оставить такое как есть с учетом того, что запас по прочности у нас хороший), чтобы исключить образование дополнительных пластических шарниров в стержнях фермы.

Вот в принципе и все, дальше наступает увлекательный этап поиска оптимального варианта. Например, можно увеличить шаг между фермами, чтобы в итоге пришлось делать не 7 ферм, как показано на рисунке 293.1, а 4 фермы, также можно увеличивать стрелу арки верхнего или нижнего пояса и много чего еще. Но остановимся пока на том, что есть.

Все необходимые условия по прочности и устойчивости нами соблюдены. А если учесть, что в стержнях фермы могут возникать дополнительные растягивающие или сжимающие усилия, например, при неравномерном проседании фундамента колонн, или в результате увеличения значения эксцентриситета при изготовлении фермы, то полученный запас не покажется таким уж большим. Как говорили проектировщики старого поколения: «больше профиль — меньше срок».

Примечание: При уменьшении количества ферм пролет балок обрешетки значительно увеличивается и значит для балок обрешетки также придется использовать профильные трубы большего сечения. Но это и есть тонкости проектирования и поиска оптимального варианта.

Определить значения усилий в стержнях фермы можно и чисто графическим методом, если построить диаграмму Максвелла-Кремоны. Однако с учетом сложной геометрии нашей фермы, сделать это будет все равно не просто, в частности потребуется предварительно вычислить углы наклона к горизонтали всех стержней фермы.

И еще, по большому счету данную арочную ферму следует рассматривать скорее как арку сквозного сечения, чем простую ферму. Т.е. при расчете такой фермы более правильно будет учитывать горизонтальные опорные реакции, которые мы не учитывали. Тем не менее, расчет данной фермы как простой (с учетом имеющейся жесткости фермы), дает относительно небольшую погрешность, а прогиб арочной фермы из-за отсутствия затяжки следует учесть при расчете опор фермы, например, колонн.

Но как бы то ни было, изготовлять фермы — большая морока, а пролет относительно небольшой и можно сделать для такого пролета арку просто из профильной трубы.

Расчет навеса с арочными фермами / Доктор Лом. Первая помощь при ремонте

Делать фермы при пролете 6 метров вовсе не обязательно, вполне можно обойтись просто арочными балками, изготовленными из профильной трубы. Самый простой способ рассчитать такую балку — воспользоваться расчетной схемой трехшарнирной арки. Напомню, такая расчетная схема предполагает наличие дополнительного — третьего шарнира в ключе арки. Арка — такая хитрая конструкция, что изгибающие моменты в поперечных сечениях арки — минимальны, а если форма арки — парабола и нагрузка равномерно распределенная по всей длине арки, то моменты во всех сечениях равны нулю. Материал арки работает в основном на сжатие, потому использование расчетной схемы трехшарнирной арки для нашей арки, описываемой уравнением окружности, вполне допустимо. А если арка будет изготавливаться из двух труб, сваренных посредине, то такая расчетная схема допустима тем более. При такой расчетной схеме значение изгибающего момента в ключе арки будет равно 0. Так как основные геометрические параметры арки и действующие нагрузки нам уже известны Комментарии (24) Поликарбонат — достаточно новый строительный материал. В том смысле, что в Советском Союзе поликарбонат не использовался, а потому не было никаких ГОСТов или СП, регламентирующих параметры и свойства поликарбоната. Не появились подобные нормативные документы и за последние 20 лет использования поликарбоната. В основном потому, что производится поликарбонат все больше за границей или на совместных предприятиях и отвечает требованиям пока мало известных нам норм. Зато рекламных материалов, посвященных удивительным и невероятным свойствам поликарбоната, в сети немало. И про прекрасные прочностные свойства, типа в 200 раз прочнее стекла,  и про чудесные упругопластические свойства, мол, выгибать можно по достаточно малому радиусу, и светопроницаемость лучше, чем у стекла и срок службы огромный, чуть ли не 20 лет, и так далее. Все это, конечно, очень хорошо, но для расчета конструкций нужны несколько другие данные, а именно геометрические характеристики поперечного сечения, расчетное сопротивление сжатию и растяжению (если разное), модуль упругости. А такой информацией ни производители, ни продавцы делиться не торопятся, потому как вместе с поликарбонатом к нам с Запада пришла узкая специализация. Комментарии (5) Рассмотрим ситуацию, когда хочется сделать открытую беседку в саду в виде галереи. И чтоб галерея имела сводчатое покрытие и была вся такая воздушная и прозрачная. В этом случае сотовый поликарбонат по арочным фермам, изготовленным из металлопрофиля, подойдет как нельзя лучше. Сейчас арочные фермы в малоэтажном строительстве достаточно популярны. Арочные фермы используют все больше из дизайнерских соображений — арки, символизирующие издревле небесный свод, да еще и с покрытием из светопрозрачных материалов, например, поликарбоната, создают впечатление невероятного простора и свободы. Изготавливаться арочные фермы могут из любого материала, но самым популярным остается металлическая профильная труба. А если для изготовления арочных ферм будет использоваться профиль одного- двух сечений, опять же из эстетических соображений, то расчет такой фермы и всей конструкции в целом будет не таким уж и сложным, как может показаться. Комментарии (1) Ну а теперь пришло время поговорить о самом интересном — расчете арочной фермы. При выбранной нами расчетной схеме максимальная нагрузка будет на средние фермы. Одна из таких ферм обозначена на расчетной схеме синим цветом. Именно ее нам и нужно рассчитать: Комментарии (11) Казалось бы, эка невидаль — поликарбонат. Да прикрутить его саморезами для профнастила и дело с концом! Дешево и сердито, особенно если особенная теплоизоляция на стыках не требуется. Однако срываемые во время сильных ветров листы поликарбоната наводят на мысль, что это не совсем верный подход к решению проблемы и поликарбонатные листы нужно крепить как минимум специально предназначенными для этого креплениями, и даже в этом случае шаг между креплениями следует подбирать не на глаз, а по расчету. Существует два основных вида креплений для листов поликарбоната — ленточные и точечные. Когда в поликарбонате высверливается отверстие и в обрешетку вкручивается саморез, то это точечное крепление. Крепление поликарбоната с помощью угловых и стыковочных профилей может рассматриваться как ленточное. При креплении листа с помощью разного рода угловых и стыковочных профилей нагрузка на лист передается более равномерно и такие крепления в дополнительном расчете как правило не нуждаются. А вот при использовании точечных креплений в области контакта крепления с поликарбонатом могут возникнуть достаточно большие локальные напряжения. Как правило проверять надежность точечных креплений для поликарбоната нет необходимости, это давно уже сделали инженеры, разработавшие крепления, но понимать принцип расчета не помешает. Комментарии Расчет металлической балки обрешетки для нашей арочной галереи — самый простой из расчетов. Самое главное, с чем тут следует определиться, так это с расчетной схемой и с нагрузками. Балки обрешетки будут привариваться к узлам верхнего пояса фермы и если прочность сварного шва позволяет, то балки обрешетки можно рассматривать как жестко защемленные на опорах балки. Расчетной нагрузкой для балок будет снеговая нагрузка, нагрузка от веса поликарбоната и от собственного веса балок обрешетки. При этом, как мы успели выяснить, снеговая нагрузка будет не постоянной, а изменяющейся не только по длине фермы но и во времени, при этом максимальная снеговая нагрузка будет действовать на разные балки обрешетки в разные периоды времени. На общей схеме арочной галереи некоторые из максимально нагруженных балок обрешетки показаны фиолетовым цветом: Комментарии (2) При принятом расстоянии между узлами верхнего пояса фермы 62.5 см и радиусе изгибания около 4.1 м в качестве покрытия может использоваться поликарбонат практически любой толщины. А вот для того, чтобы подобрать толщину поликарбоната нужно как минимум знать максимальную нагрузку и схему закрепления. Основными нагрузками для поликарбонатного листа будут снеговая и ветровая нагрузка. И тут нас ожидает первая засада. Во-первых, в СНиП 2.01.07-85 (2003) нет расчетных схем снеговых и ветровых нагрузок, точно отвечающих нашей конструкции. Наиболее близкими по смыслу являются схема 2 снеговой нагрузки согласно обязательного приложения 3 и схема 3 ветровой нагрузки согласно обязательного приложения 4: Комментарии (6) А теперь представим себе следующую вполне вероятную ситуацию: жене не понравилась идея сделать колонны посредине (показаны на рисунке 293.1 темнозеленым цветом). Ей хочется пространства и воздушности. Ничего не попишешь, женщинам виднее, ну а нам, чтобы эту самую воздушность соблюсти, придется дополнительно рассчитать ферму прямоугольной формы (на рисунке 293.1 общие контуры прямоугольных ферм показаны фиолетовым цветом). Комментарии (15) Как уже говорилось, геометрия арочных ферм может быть достаточно разнообразной. А в зависимости от геометрии и жесткости арочной фермы ее можно рассматривать или просто как ферму, у которой отсутствуют горизонтальные опорные реакции при отсутствии горизонтальных нагрузок, или как арку сквозного сечения, у которой горизонтальные опорные реакции имеются в любом случае. Почему это так и стоит ли учитывать горизонтальные опорные реакции для арочных ферм, мы и попробуем разобраться в данной статье. Комментарии Всего статей по ремонту в этом разделе: 9

виды, плюсы и минусы |

Современное строительство невозможно без применения металлических устройств. Структура металла позволяет изготавливать высокопрочные и надежные сооружения.

Что такое ферма?

Ферма – металлическая структура, в основе которой находятся решетчатые стержни. Они состоят из отрезков металла, совмещенных в единые узлы. Сечение и толщину стенок профилей, которые применяются при возведении арочных ферм, выбирают согласно расчетам. Их применяют в строительстве зданий, промышленных предприятий, мостов, различных комплексов и других строений. Геометрия фермы зависит от очертания пояса и типа решетки. По очертанию пояса конструкция бывает несколько видов:

• с параллельным поясом;
• с трапециевидным поясом;
• с треугольным поясом;
• с сегментным.

Арочные фермы с параллельными и трапециевидными поясами легки в выполнении, поэтому широко применяются в строительстве.

Для изготовления сегментных ферм расход материала минимален, но сложность установки затрудняет процесс.

Арочную ферму по праву можно считать идеальной стержневой системой, узлы и элементы которой не имеют изгибающих моментов. Подобная конструкция подойдет для перекрытий больших пролетов (от 70 метров).

Арочные фермы – это опорные конструкции, являющиеся соединяющими различные строительные элементы, от которых зависит прочность здания.

Виды арочных ферм

Изготовление арочных ферм – процесс сложный. На практике они применяются сравнительно недавно, но уже завоевали большую популярность.

Этапы изготовления арочных устройств:

• разработка плановых чертежей;
• подготовка необходимого материала;
• сбор всех соединительных узлов и конструкции в одно целое;
• грунтование и покраска сооружения.

Изготовление арочных ферм проводят согласно требованиям нормативных правил в строительстве (СНиП II-23-81 «Стальные конструкции. Нормы проектирования»).

Плюсы и минусы в изготовлении арочных ферм

Арочные фермы обладают как преимуществами, так и недостатками. К плюсам можно отнести:

• устойчивость к большим нагрузкам – за счет прочного сварочного соединения деталей;
• многофункциональность – благодаря арочным фермам можно выполнить конструкцию сложной формы;
• долговечность – металлическое сооружение такого типа устойчиво к повреждениям и коррозиям. Может быть использовано десятилетиями.

К минусам арочных ферм можно отнести:

• трудоемкость выполнения опорных узлов;
• большой расход затрачиваемого материала.

На производственных предприятиях для создания арочных ферм применяют полуавтоматическую сварку. К качеству выполняемых работ предъявляют жесткие требования, поэтому во время производства арочных ферм сварочные узлы подвергаются визуальному осмотру, а также контролю при помощи ультразвуковых приборов.

Изготовление арочных ферм в домашних условиях невозможно, так как это требует грамотного подхода к процессу. Очень сложно добиться соответствующей конструкции по заданным параметрам, чтобы она была без изъянов. Процессом изготовления металлоконструкций занимаются предприятия, работающие в этом направлении.

Готовую ферму доставляют в нужное место в разобранной или собранной форме. При соблюдении инструкций на сборку конструкции уйдет мало времени.