Расчет металлической фермы онлайн: Расчёт фермы из профильной трубы

Содержание

Расчет и чертежи металлических ферм — информационные статьи СЗМК

Металлоконструкции > Новости > Статьи > Расчет и чертежи металлических ферм

Металлические фермы покрытий служат в качестве основы и каркаса для устройства кровли. Форма металлоконструкций задает форму и архитектуру крыши, соответственно и всему строению. Покрытия металлических ферм производятся на основе СНиП в части «О несущих и ограждающих конструкциях».

Что такое ферма?

В частном домостроении металлические фермы применяются крайне редко, но они востребованы в промышленном и коммерческом строительстве, при возведении навесов, ангаров, складских помещений.

Фермы комплектуются из профильной трубы, или парного уголка, изготовленных из углеродистой и низколегированной стали.

Нижний пояс фермы – прямолинейный и обеспечивает расстояние между точками опоры (между стенами). Верхний пояс формирует собой очертания крыши и, как правило, монтируется под определенным углом.

Металлические фермы по форме представляют собой:

треугольную конструкцию, внутри которой размещены ребра жесткости – для двухскатных крыш;
Полукруглую конструкцию для арочных крыш. Такую форму нередко применяют для навесов в частных домовладениях, открытых кафе и ресторанов;
Фермы в форме неправильного четырехугольника изготавливаются для односкатных крыш. Угол наклона верхних поясов обеспечивают угол ската крыши.

Внутри фермы крепятся стойки и скосы, которые соединяют нижний и верхний пояса и представляют собой ребра жесткости и опоры стальной конструкции. Расположение стоек и скосов тоже является одной из особенностей ферм. Внутренние элементы могут располагаться:

М-образно,
W- образно,
Е – образно,
Ножницами,
П-образно. Такое размещение стоек называют мансардной.

Соединение металлоконструкций осуществляется посредством:

сварки,

болтового соединения (сборные конструкции)
клепания.

В соединении облегченных профильных труб применяются фасонки из толстой листовой стали.

Расчеты металлической фермы

Расчеты для изготовления ферм выполняются на основе Строительных правил и нормативов, касающихся стальных конструкций и учитывающих нагрузки и воздействия на эти конструкции.

Прежде всего, рассчитывается угол наклона скатов. Он должен быть тем круче, чем больше осадков выпадает в рассматриваемой климатической зоне. В расчетах учитывается:

постоянная нагрузка, которую обеспечивает вес самих ферм, их стоек, связей, вес кровельного пирога, тяжесть конструкций, монтируемых на крыше;
нагрузка временная, связанная с силой ветров, тяжестью снежной массы, скапливающейся на крыше, временно монтируемых установок различного назначения.

Способность металлоконструкций выдерживать постоянные и временные нагрузки зависит от марок сталей, из которых изготовлены фермы, толщины стенок профилей, крепления. Фасонки, добавляемые в местах соединения уменьшают напряжение профилей, тем самым повышают их прочность.

В расчеты входит количество ферм, устанавливаемых на конкретное здание и расстояние между отдельными металлоконструкциями.

Крыша дома, строения – не менее важная архитектурная часть, чем его фундамент, и поэтому от соблюдения технических требований к производству и монтажу ферм покрытий и перекрытий зависит качество и долговечность всего строения. На основании всех вышеперечисленных расчетов и факторов выпускаются чертежи ферм металлических.

Пример расчета стальной фермы в ПК SCAD Office

Одной из самых распространённых конструкций в строительной отрасли является ферма. Ферма, как правило, выступает элементом каркаса покрытия, бывает стальной, железобетонной, деревянной и др. Существует большое количество готовых конструктивных решений конструкции фермы, представленных в виде серий. Например, серия 1.460.3-14 на фермы типа «молодечно» или 1.

460.2-10_88 «фермы из парных уголков». Расчет ферм хоть и не самая сложная задача, однако, очень ответственный, нельзя упускать ни каких мелочей, ведь ферма – основной несущий элемент покрытия. В статье мы рассмотрим расчет стальной фермы из гнуто сварных профилей в ПК SCAD.

Ферма – элемент каркаса, несущая способность которого мало зависит от деформации остальной части конструкции. Однако наиболее точным будет расчет в составе рамы, или всего здания, например, ветровая нагрузка оказывает некоторое влияние на усилия элементов фермы.

Создание модели для расчета стальной фермы может идти разными путями: с помощью стержневых конечных элементов (в ПК SCAD), с помощью встроенного шаблона, с помощью возможности импорта dxf чертежа. Все способы расчета по-своему хороши, главное, соблюдать сходимость элементов.

Итак, предположим, что собрали мы модель для расчета стальной фермы с помощью шаблона. Для расчета стальной фермы выбраны следующие характеристики:

Если вы пользуетесь шаблоном для расчета в ПК SCAD, то проверяйте тип конечных элементов, по умолчанию он устанавливается под номером 4 – ферменный элемент. Соединение таких элементов автоматически устанавливается шарнирным. Я не сторонник таких элементов, поэтому сразу перевожу их в 5-ый тип конечных элементов – универсальный стержневой конечный элемент (команда по смене типа конечного элемента в ПК SCAD находится во вкладке «назначение»). Шарнирные примыкания в таком случае устанавливаются вручную.

После установки фермы на место в схеме, в ПК SCAD необходимо присвоить жесткотные характеристики всем элементам, например, пояса – 140х7, опорный раскос – 120х5, остальная решетка – 100х4 (это можно сделать с помощью соответствующей кнопки во вкладке назначение).

Далее задаем нагрузки в ПК SCAD. Нагрузки задают или сосредоточенные (покрытие ребристыми плитами, прогонами), или равномерно распределенные (покрытие профлистом, сэндвичпанелями). Здесь также важно разделять нагрузки, а не собирать их в одном значении: нагрузки должны складываться согласно правилу сочетаний по СП «Нагрузки и воздействия». В нашем примере расчета стальной фермы в ПК SCAD, я задам нагрузку собственного веса (автоматически), кровельного материала покрытия (50кг/м2), снеговая нагрузка (180 кг/м2). Нагрузку приложим равномерно распределено, не забудем о ширине приложения нагрузки (например, 4м). Загружения необходимо упаковать в РСУ с соответствующими коэффициентами.

Теперь перейдем к закреплениям в ПК SCAD. Фермы крепятся на колоннах шарнирно, задаче с рамой или со всей схемой надо будет добавить шарниры, в задаче с отдельной фермой – правильно установить связь. Обязательно ставим неподвижный шарнир в плоскости в одном конце фермы и подвижный в другом, иначе получим сжатие в нижнем поясе:

Также при назначении связей в задаче с изолированной фермой необходимо поставить связи, например, в верхних узлах фермы над колоннами из плоскости и поворота из плоскости (в пространственной задаче эту роль выполняют связевые элементы или прогоны).

Проанализировав полученные усилия и деформации в схеме, по алгоритму расчета стальной фермы переходим к конструированию элементов. Здесь ПК SCAD предлагает на выбор два способа назначения конструктивных особенностей (присвоение расчетных длин, параметров гибкости): назначение конструктивных элементов и назначение групп конструктивных элементов.

Первый способ рассматривает цепочку конечных элементов, как цельный неделимый элемент, второй способ будет рассматривать при присвоении коэффициента расчетной длины непосредственно каждый конечный элемент. Сразу скажу, что оба способы по своему хороши, но чаще всего я использую второй способ (первый не использую ввиду его трудоемкости), им и будем пользоваться. В п 10 СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» расписаны значения расчетных коэффициентов для всех элементов фермы. Согласно таблице 24 СП «Стальные конструкции» для расчета стальной фермы присвоим коэффициент расчётной длины каждой панели верхнего пояса в плоскости – 1, опорный раскос – 1, решетка – 0,9. Значения из плоскости будут завесить от расстановки связевых элементов и прогонов, для верхнего пояса при установке, например, прогонов в каждом узле фермы коэффициент будет также 1, опорного раскоса – 2 (в случае, когда шпренгельный элемент делит раскос на 2 равные части), остальной решетки – 0,9 (согласно СП «Стальные конструкции»).

Коэффициент расчетной длины нижнего пояса в нашем случае устанавливать не требуется, т.к. он при всех комбинациях усилий будет растянут. Однако я рекомендую все-таки коэффициенты назначать также как и для сжатых поясов, потому что разные очертания поясов ферм, разные комбинации усилий в редких случаях способны вызвать сжатие, и тогда инженер рискует не выполнить очень важную проверку устойчивости. Если же при всех комбинация пояс растянут, то и расчета верхнего пояса стальной фермы на устойчивость не последует, сечение будет подобрано исключительно по продольному растягивающему усилию.

При назначении конструктивных параметров ориентируемся на локальные оси. Результатом расчета стальных конструкций в ПК SCAD является коэффициент использования сечения. В нашей ферме он получился таким:

Более точные коэффициенты можно посмотреть с помощью меню информации об элементе, раздел «стальные факторы». Например, для опорного раскоса я получил такие коэффициенты:

Если нет конструктивных особенностей, то, скорее всего, инженер решит оптимизировать сечения, установив сечение, коэффициент использования которого будет ближе к 1.

В завершении, хочу рассказать о моментах в элементах фермы при расчете в ПК SCAD: если Вы выполняете расчет стальной фермы, не установив шарниры, то они, конечно же, появляются. Однако, я уверен – это не ошибка. Так, для ферм из гнутосварных профилей должна выполняться проверка устойчивости пояса в месте примыкания решетки к поясу. В приложении Л.2 СП «Стальные конструкции» описаны формулы для расчета, в каждой из них (формула зависит от вида узла: один раскос, два раскоса и тд.) имеется значение момента:

Это означает, что момент в узле присутствует, и не учитывать его – ошибочно.

Вывод: в нашей стать мы рассмотрели наиболее важные особенности при расчете стальной фермы из гнутосварных профилей в ПК SCAD. На первый взгляд, казалось бы, очень легкий расчет стальной фермы в ПК SCAD обладает рядом сложностей, поэтому относится к такому расчету нужно предельно внимательно.

Скачать расчет стальной фермы

Онлайн-калькулятор рамы и фермы (Расчет реакции рамы, диаграмма сдвига рамы и момента)

Расчеты
Период

Выберите необходимое количество расчетов:

2 расчета 5 расчетов 10 расчетов

Цена: 4. 99$

Выбранный тариф позволяет сделать 2 расчета балок, рам или ферм. Бессрочно.

Выберите нужный период:

1 месяц 3 месяца 12 месяцев

Цена: 39 $

Непродлеваемая подписка. Выбранный тариф позволяет произвести расчет балки, каркаса или фермы за 1 месяц без ограничений по количеству расчетов.

Количество пользователей: 1 (3 IP-адреса в день)

Узнать больше

Куда отправить код доступа ?

Согласитесь с условиями, чтобы продолжить.

Предварительно заполните данные о местоположении в платежной форме по IP-адресу.

Куда был отправлен код доступа ?

Для получения числовых значений диаграмм и подробного текста расчета необходимо Получить код доступа
(пример подробного отчета)

Конструкция рассчитывается с использованием математического аппарата метода конечных элементов. Для получения числовых значений диаграмм и реакций опор необходимо Получить код доступа

Калькулятор ферм | Хитек Ферма

Как пользоваться нашим калькулятором конструкции фермы крыши

Хотите знать, как добиться идеального дизайна стропильной фермы в вашем доме и сколько это будет стоить?

Наш калькулятор проектирования стропильных ферм поможет вам определить некоторые детали, включая размеры и основные принципы строительства. Взгляните ниже, чтобы найти отправную точку для вашего бюджета фермы крыши.

Важное примечание: Каждый расчет фермы будет полностью уникальным в зависимости от размера и размеров вашей крыши. Крайне важно, чтобы вы использовали свои точные измерения, а не оценки других проектов или домовладельцев.

Наш удобный калькулятор конструкции стропильной фермы вычисляет длину наклона вашей крыши, используя размеры пролета, свеса и шага.

Шаг — это наклон крыши. Оно будет выражено в виде дроби. Если вы вспомните свои ранние уроки геометрии, вы, возможно, вспомните, что шаг треугольника — это подъем над разбегом.
Пролет – зависит от общей площади дома и расстояния между двумя внешними стенами.
Свес – это часть крыши, которая выходит за пределы внешней стены дома.

Просто введите размеры, и наш удобный инструмент рассчитает ваши « длина грабли ” мгновенно.

Что вы можете сделать с этой информацией, предоставленной нашим кровельным калькулятором? Что ж, знание длины ската крыши поможет вам понять, сколько будет стоить проект фермы и какие материалы вам потребуются.
Если вы не строитель или кровельщик, вы, вероятно, не часто слышали такой термин, как «длина граблей», и это нормально. «Грабли» вашей крыши — это, по сути, измерение наклонных сторон фронтона. «Конец фронтона» относится ко всей стене, включая фронтон (треугольная часть стены) и стену под ним.
Когда у вас будут расчеты свеса крыши, уклона, пролета и длины ската, вы сможете лучше понять, сколько материала вам понадобится. Это позволяет вам лучше оценить затраты на покупку, а также затраты на оплату труда надежного проектировщика и установщика стропильных ферм.

Наш калькулятор ферм вычисляет наилучший размерный метод для соединения частей фермы. Это будет сделано с помощью стальных соединений и моста, добавленного для поддержки веса всей фермы.

Конечно, наш калькулятор конструкции стропильной фермы не дает гарантированного расчета или цены.