Расчет треугольной фермы онлайн: 3D Расчёт треугольной фермы — онлайн калькулятор

3D Расчёт треугольной фермы — онлайн калькулятор

Инструкция для калькулятора расчета треугольной фермы

Введите значения размеров в миллиметрах:

 

X – Длина треугольной стропильной фермы зависит от размера пролета, который необходимо накрыть и способа ее крепления к стенам. Деревянные треугольные фермы применяют для пролетов длиной 6000-12000 мм. При выборе значения X нужно учитывать рекомендации СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции» (актуализированная редакция СНиП II-25-80).

Y – Высота треугольной фермы задается соотношением 1/5-1/6 длины X.

Z – Толщина, W – Ширина бруса для изготовления фермы. Искомое сечение бруса зависит от: нагрузок (постоянные – собственный вес конструкции и кровельного пирога, а также временно действующие – снеговые, ветровые), качества применяемого материала, длины перекрываемого пролета. Подробные рекомендации о выборе сечения бруса для изготовления фермы, наведены в СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции», также следует учитывать СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Древесина для несущих элементов деревянных конструкций должна удовлетворять требованиям 1, 2 и 3-го сорта по ГОСТ 8486-86 «Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия».

S – Количество стоек (внутренних вертикальных балок). Чем больше стоек, тем выше расход материала, вес и несущая способность фермы.

Если необходимы подкосы для фермы (актуально для ферм большой протяженности) и нумерация деталей отметьте соответствующие пункты.

Отметив пункт «Черно-белый чертеж» Вы получите чертеж, приближенный к требованиям ГОСТ и сможете его распечатать, не расходуя зря цветную краску или тонер.

Нажмите «Рассчитать».

Треугольные деревянные фермы применяют в основном для кровель из материалов требующих значительного уклона. Онлайн калькулятор для расчета деревянной треугольной фермы поможет определить необходимое количество материала, выполнит чертежи фермы с указанием размеров и нумерацией деталей для упрощения процесса сборки. Также с помощью данного калькулятора Вы сможете узнать общую длину и объем пиломатериалов для стропильной фермы.

Бесплатный онлайн-калькулятор фермы и крыши

Калькулятор стропильной фермы, имеет ряд приложений, включая использование в качестве калькулятора деревянных ферм, калькулятор стропильной фермы, калькулятор стропил, Ножничный калькулятор фермы или для каркаса крыши. Перейдя на один из вариантов ценообразования SkyCiv, у вас будет доступ к полному программному обеспечению для расчета конструкций, чтобы вы могли выбирать такие материалы, как дерево и сталь, для проектирования ферм — сделать это намного больше, чем простой калькулятор крыши.

Назовете ли вы их стропилами, элементы фермы или балки — калькулятор фермы по сути делает то же самое. Он рассчитывает внутренние осевые силы в этих элементах.. Внутренние силы важны, поскольку они обычно являются определяющей силой, которую следует искать в ферменных конструкциях.. Такие конструкции часто используются в длиннопролетных конструкциях, таких как ферменные конструкции мостов и кровельные фермы..

Расчет фермы выполняется нашим решателем FEA., который также используется в нашей программе Structural 3D. Сделанные расчеты основаны на разделении элемента на 10 меньшие элементы и расчет внутренних сил на основе этих. Решатель фермы может обрабатывать очень большие конструкции, превышающие 10,000 члены. Итак, если у вас большая структура, просто обновите, и вы можете использовать полную программу S3D для всех ваших аналитических потребностей.

Ферма обычно представляет собой треугольную конструкцию, которая соединена штифтовыми соединениями, так что они в основном подвергаются осевой силе. (видеть что такое ферма). Этот инструмент выше позволит вам выполнить расчет фермы на любой из этих ферм, чтобы получить внутренние силы стержня.. Есть ряд различных типы ферм, включая ферму Пратта, ферма Уоррена и ферма; у каждого свои плюсы и минусы.

У вышеуказанного калькулятора фермы есть некоторые ограничения, которые могут быть достигнуты с помощью полного программного обеспечения для расчета конструкций.. Получите больше результатов (такие как диаграммы изгибающего момента и усилия сдвига), получить больше участников и типов загрузки (нагрузки на площадь, распределенные нагрузки и собственный вес) и модель в 3D. SkyCiv создан, чтобы упростить вам проектирование стальных ферм, с рядом мощных возможностей анализа и моделирования.

Калькулятор деревянной фермы перекрытия — MOREREMONTA

Расчет треугольной деревянной фермы

Укажите размеры в миллиметрах

X — длина фермы
Y — высота фермы

Z — толщина бруса
W — ширина бруса

S — количество вертикальных стоек
P — подкосы
N — показывать нумерацию деталей

Деревянная стропильная ферма состоит из элементов, образующих жесткие треугольные конструкции.

Рекомендуемая высота деревянной фермы — не меньше 20 процентов от длины пролета.
Программа рассчитает необходимое количество материалов, покажет чертежи фермы и необходимые размеры деталей.

Одним из самых популярных решений при устройстве межэтажных перекрытий в частных домах является использование несущей конструкции из деревянных балок. Она должна выдерживать расчетные нагрузки, не изгибаясь и, тем более, не разрушаясь. Прежде чем приступить к возведению перекрытия рекомендуем воспользоваться нашим онлайн-калькулятором и рассчитать основные параметры балочной конструкции.

Необходимые пояснения к расчетам

• Высота и ширина определяют площадь сечения и механическую прочность балки.
• Материал древесины: сосна, ель или лиственница – характеризует прочность балок, их стойкость к прогибам и излому, другие особые эксплуатационные свойства. Обычно отдают предпочтение сосновым балкам. Изделия из лиственницы применяют для помещений с влажной средой (бань, саун и т.п.), а балки из ели используют при строительстве недорогих дачных домов.
• Сорт древесины влияет на качество балок (по мере увеличения сорта качество ухудшается).

• 1 сорт. На каждом однометровом участке бруса с любой стороны могут быть здоровые сучки размером 1/4 ширины (пластевые и ребровые), размером 1/3 ширины (кромочные). Могут быть и загнившие сучки, но их количество не должно превышать половины здоровых. Также нужно учитывать, что суммарные размеры всех сучков на участке в 0,2 м должны быть меньше предельного размера по ширине. Последнее касается всех сортов, когда речь идет о несущей балочной конструкции. Возможно наличие пластевых трещин размером 1/4 ширины (1/6, если они выходят на торец). Длина сквозных трещин ограничивается 150 мм, брус первого сорта может иметь торцевые трещины размером до 1/4 ширины. Из пороков древесины допускаются: наклон волокон, крень (не более 1/5 площади стороны бруса), не более 2 кармашков, односторонняя прорость (не более 1/30 по длине или 1/10 — по толщине или ширине). Брус 1 сорта может быть поражен грибком, но не более 10% площади пиломатериала, гниль не допускается. Может быть неглубокая червоточина на обзольных частях. Обобщая вышесказанное: внешний вид такого бруса не должен вызывать какие-либо подозрения.
• 2 сорт. Такой брус может иметь здоровые сучки размером 1/3 ширины(пластевые и ребровые), размером 1/2 ширины (кромочные). По загнившим сучкам требования, как и для 1 сорта. Материал может иметь глубокие трещины длиной 1/3 длины бруса. Максимальная длина сквозных трещин не должна превышать 200 мм, могут быть трещины на торцах размером до 1/3 от ширины. Допускается: наклон волокон, крень, 4 кармашка на 1 м., прорость (не более 1/10 по длине или 1/5 – по толщине или ширине), рак (протяжением до 1/5 от длины, но не больше 1 м). Древесина может быть поражена грибком, но не более 20% площади материала. Гниль не допускается, но может быть до двух червоточин на 1 м. участке. Обобщим: сорт 2 имеет пограничные свойства между 1 и 3, в целом оставляет положительные впечатления при визуальном осмотре.
• 3 сорт. Тут допуски по порокам больше: брус может иметь сучки размером 1/2 ширины. Пластевые трещины могут достигать 1/2 длины пиломатериала, допускаются торцевые трещины размером 1/2 от ширины. Для 3 сорта допускается наклон волокон, крень, кармашки, сердцевина и двойная сердцевинаы, прорость (не более 1/10 по длине или 1/4 — по толщине или ширине), 1/3 длины может быть поражена раком, грибком, но гнили не допускаются. Максимальное количество червоточин — 3 шт. на метр. Обобщая: 3 сорт даже невооруженным глазом выделяется не самым лучшим качеством. Но это не делает его непригодным для изготовления перекрытий по балкам.Подробнее про сорта читайте ГОСТ 8486-86 Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия;

Пролет – расстояние между стенами, поперек которых укладываются балки. Чем он больше, тем выше требования к несущей конструкции;

Шаг балок определяет частоту их укладки и во многом влияет на жесткость перекрытия;

Коэффициент надежности вводится для обеспечения гарантированного запаса прочности перекрытия. Чем он больше, тем выше запас прочности

Наш онлайн-калькулятор позволит вам рассчитать параметры деревянных балок и подобрать оптимальную конфигурацию перекрытия.

Инструкция для калькулятора расчета треугольной фермы

Введите значения размеров в миллиметрах:

X – Длина треугольной стропильной фермы зависит от размера пролета, который необходимо накрыть и способа ее крепления к стенам. Деревянные треугольные фермы применяют для пролетов длиной 6000-12000 мм. При выборе значения X нужно учитывать рекомендации СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции» (актуализированная редакция СНиП II-25-80).

Y – Высота треугольной фермы задается соотношением 1/5-1/6 длины X.

Z

– Толщина, W – Ширина бруса для изготовления фермы. Искомое сечение бруса зависит от: нагрузок (постоянные – собственный вес конструкции и кровельного пирога, а также временно действующие – снеговые, ветровые), качества применяемого материала, длины перекрываемого пролета. Подробные рекомендации о выборе сечения бруса для изготовления фермы, наведены в СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции», также следует учитывать СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Древесина для несущих элементов деревянных конструкций должна удовлетворять требованиям 1, 2 и 3-го сорта по ГОСТ 8486-86 «Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия».

S – Количество стоек (внутренних вертикальных балок). Чем больше стоек, тем выше расход материала, вес и несущая способность фермы.

Если необходимы подкосы для фермы (актуально для ферм большой протяженности) и нумерация деталей отметьте соответствующие пункты.

Отметив пункт «Черно-белый чертеж» Вы получите чертеж, приближенный к требованиям ГОСТ и сможете его распечатать, не расходуя зря цветную краску или тонер.

Нажмите «Рассчитать».

Треугольные деревянные фермы применяют в основном для кровель из материалов требующих значительного уклона. Онлайн калькулятор для расчета деревянной треугольной фермы поможет определить необходимое количество материала, выполнит чертежи фермы с указанием размеров и нумерацией деталей для упрощения процесса сборки. Также с помощью данного калькулятора Вы сможете узнать общую длину и объем пиломатериалов для стропильной фермы.

Расчет фермы для навеса. Проекты металлического навеса из профильной трубы и поликарбоната, их эскизы и чертежи

Расчет фермы для навеса. Проекты металлического навеса из профильной трубы и поликарбоната, их эскизы и чертежи

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

Арочный навес из поликарбоната

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

Чертеж навеса из поликарбоната

Поэтому содержание проекта представляет собой:

• Расчет прочности опор и ферм;

• Расчет сопротивления крыши ветровой нагрузке;

• Расчет нагрузки на кровлю в виде снега;

• Эскизы и общие чертежи металлического навеса арочной формы;

• Чертежи основных элементов с их габаритами;

• Проектно-сметная документация с расчетом количества и стоимости стройматериалов.

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

Проект навеса из поликарбоната

Проект навеса и его чертеж включают в себя следующие расчеты:

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

• Кровельные снеговые и ветровые нагрузки;

Районирование территории РФ по расчетному значению веса снегового покрова

• Сечение внецентренно сжатой колонны.

Расчет треугольной фермы онлайн. Как рассчитать металлическую ферму для навеса из профильной трубы

Возводимые сооружения должны быть достаточно жесткими и прочными, чтобы противостоять различным нагрузкам, поэтому перед их монтажом необходимо выполнить расчет фермы из профильной трубы для навеса и составить чертеж.

При расчете, как правило, прибегают к помощи специализированных программ с учетом требований СниП («Нагрузки, воздействия», «Стальные конструкции»). Можно рассчитать металлическую ферму онлайн, пользуясь калькулятором расчета навеса из металлопрофиля. При наличии соответствующих инженерных знаний расчет можно провести и собственноручно.

На заметку

Если известны главные параметры конструкции, можно поискать подходящий готовый проект, среди выложенных в интернете.

Проектные работы выполняют на основе следующих исходных:

• Чертеж. От типа крыши: одно- или двускатная, шатровая или арочная, зависит, конфигурация поясов каркаса. Самым простым решением можно считать односкатную ферму из трубы профильной.
• Размеры конструкции. Чем с большим шагом будут установлены фермы, тем нагрузка, которой они смогут противостоять, будет больше. Важен также угол наклона: чем он больше, тем легче будет сходить снег с кровли. Для расчета понадобятся данные об экстремальных точках ската и их удаленности друг от друга.
• Размеры элементов кровельного материала. Они играют решающую роль в определении шага ферм для навеса, скажем, из поликарбоната . Кстати, это самое популярное покрытие для сооружений, устраиваемых на собственных участках. Панели сотового поликарбоната с легкостью сгибаются, поэтому они подходят для устройства криволинейных покрытий, к примеру, арочных. Все что при этом важно, так это только то, как правильно   рассчитать навес из поликарбоната.

Расчет металлической фермы из профильной трубы для навеса выполняют в определенной последовательности:

• определяют величину пролета, соответствующую техзаданию;
• чтобы вычислить высоту конструкции, по представленному чертежу подставляют размеры пролета;
• производят задание уклона. Соответственно оптимальной форме кровли сооружения определяют контуры поясов.

На заметку

Максимально возможный шаг ферм для навеса при использовании профильной трубы равен 175 см.

Расчет арочной фермы онлайн. 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

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.

Расчет треугольной металлической фермы онлайн. 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.

Пример металлической фермы: 1 — ферма; 2 — балки обрешётки; 3 — кровельное покрытие

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.

Видео BC: Расчет фермы

Конструкция и расчет стропильных ферм

Пролет фермы устанавливается техническим заданием и увязывается с компоновкой конструктивной схемы каркаса. Высотой фермы задаются из учёта минимального расхода стали, требований жесткости, транспортабельности. При этом необходимо учитывать эксплуатационные затраты на отопление здания, антикоррозионную обработку, а также изготовление и монтаж.

Минимальную высоту ферм с параллельными поясами и трапециевидных подбирают из условия жесткости по формуле:

 — предельно допустимый относительный прогиб фермы;

— Максимальное напряжение в поясе ферм;

 — Высота и пролет ферм;

 — постоянная и временная нагрузки;

 — Коэфифиенты надежности по нагрузке;

Что бы убрать большой прогиб ферм, его компенсируют строительным подъемом, т.е. фермы изготавливают с обратным выгибом.

Рис. Типы сечений стержней ферм: а — пояса, б — решетка

Решетку ферм проектируют треугольную, треугольную с дополнительными стойками, подкосную, шпренгельную, реже – крестовую и ромбическую.

Оптимальный угол наклона для треугольной решетки – 45°, для подкосной – 35°. Широкое применение в производственных зданиях находят унифицированные конструкции ферм. Это повышает индустриальность и качество изготовления, снижает сроки проектирования, изготовления и строительства.

Фермы из парных уголков и тавров

В каркасах производственных зданий фермы из парных уголков чаще проектируют с параллельными поясами и трапецеидального очертания. По ним укладывается легкое покрытие по прогонам или железобетонным плитам. Треугольные фермы применяются в одно пролетных неотапливаемых складских помещениях с кровлей из асбоцементных листов. Схемы унифицированных стропильных и подстропильных ферм с уклоном кровли 2,5 % показаны на рис.

Типовые схемы стропильных ( а ) и подстропильных ( б ) ферм для покрытий с уклоном кровли 2,5 %

Основными нагрузками на стропильную ферму являются постоянная и снеговая. Дополнительными могут быть нагрузки от подвесного кранового оборудования и иные технологические нагрузки. В бесфонарных зданиях снег равномерно распределен по покрытию.

При наличии фонарей следует рассматривать варианты снегового загружения по СП 20.13330:2016 «Нагрузки и воздействия». Если ферма жестко крепится к колонне, то дополнительной нагрузкой будет изгибающий момент и поперечная сила от эффекта защемления. Нагрузки следует прикладывать в узлы стропильных ферм или вводить для их восприятия дополнительные элементы (подвески, шпренгели и т. п.)

Подбор сечений стержней ферм

Конструкция и расчет стропильных ферм из уголков рассчитывают как простую шарнирно-стержневую систему. При расчете рамы с помощью программных комплексов (ПК Лира-САПР, SCad и др.) она может быть включена в состав расчетной схемы, и усилия в элементах фермы можно получить в процессе расчета рамы.

Требования по подбору сечения стержней фермы:

• напряжения в стержнях, не должны превышать расчетные сопротивления материала;
• гибкость не должна превышать предельных значений для соответствующих элементов;
• степень запаса прочности не более 10%

При подборе следует стремиться к повышению устойчивости растянутого нижнего пояса из плоскости фермы, необходимой в процессе монтажа, а также к равноустойчивости сжатых стержней в плоскости и из плоскости фермы. С учетом этих замечаний рекомендуются следующие типы сечений элементов фермы из спаренных уголков:

Толщину фасонок ферм необходимо принимать по величине расчетного усилия в опорном раскосе Np в соответствии с рекомендациями данными в таблице:

Предварительно необходимо определить для каждого элемента фермы расчётные длины и усилия. Расчётные длины в плоскости фермы lx принимаются:

lx = l — для поясов, опорных раскосов и опорных стоек;

lx = 0.8l — для прочих элементов решётки;

l — расстояние между центрами узлов.

Расчётные длины из плоскости фермы (в направлении, перпендикулярном плоскости фермы) ly – расстояние между узлами, закрепленными от смещения из плоскости фермы связями, плитами покрытия, распорками и другими жёсткими элементами.

Растянутые элементы

Сечения растянутых стержней определяют из условия прочности:

Aтр — требуемая площадь сечения;

Ry — расчетное сопротивление стали по пределу текучести;

γc = 1 — за исключением случаев, оговоренных в табл. П.4.10

По найденному значению Aтр принимаем сечение по сортаменту, у которого общая площадь сечения A больше требуемой, но без лишнего запаса.

Сжатые элементы

Сечения сжатых стержней определяют из условий устойчивости, предварительно задавшись гибкостью λзад = 70–100 и соответствующим ей коэффициентом продольного изгиба ϕ зад = 0,8–0,6. При этих предположениях находятся требуемые значения:

По сортаменту подбирается сечение, у которого A ≈Aтр, и  ix,y ≈iтр, x y,

где , ix y – радиусы инерции сечения относительно осей х — x или у — y .

Определяется гибкость принятого сечения стержня в плоскости и из плоскости фермы:

По наибольшей из них находится φ (табл. П.4.2) и проверяется устойчивость:

Если запас велик, необходимо уменьшить сечение; если устойчивость не обеспечена, сечение необходимо увеличить и снова произвести проверку.

Сечения слабосжатых стержней (усилие менее ± 50 кН) подбираем по гибкости. Для этого по таблице устанавливаем предельную гибкость стержня [λ] и определяем требуемый радиус инерции:

По сортаменту принимаем сечение, у которого:

Предельные гибкости [λ] стержней фермы

Примечание. Здесь α = N/(φAR y γ c ), но не менее 0,5.

Результаты подбора сечений приводятся в табличной форме. Пример составления ее приведен в таблице ниже. В соответствии с расчетной схемой фиксируются стержни каждого элемента и расчетные усилия, полученные в процессе статического расчета. Ввиду симметрии фермы достаточно представить подбор сечений для половины фермы, т. к. вторая половина будет такая же.

Подбор сечений стержней фермы

Пример расчета фермы 24м из парных уголков, можно посмотреть на этой странице http://spacecad.ru/ferma-24m/

 

Поделиться ссылкой:

Похожее

Металлические фермы из профильной трубы: чертеж, расчет, изготовление

Металлические фермы из профильной трубы незаменимы при строительстве торговых павильонов, спортивных комплексов, складов, промышленных зданий.

В частном домовладении их можно использовать при возведении кровли или навеса.

Эти металлоизделия часто используются в индивидуальном строительстве, при этом мало кто из неспециалистов знает, как сделать расчет фермы из профильной трубы.

Назначение ферм

Ферма — это горизонтальный каркас строительного объекта, «скелет» перекрытия. Фермы делают из прямых металлических труб, соединяя их в узлах жестко или с помощью шарниров.

В итоге получается подвесная конструкция. Как правило, эта деталь кровли состоит из верхнего и нижнего поясов, соединенных раскосами и стойками.

Такими системами перекрывают большие пролеты. Они дешевле балок и помогают снизить себестоимость строительства. Так строят мосты, заводы, стадионы, торговые центры.

Металлические системы продаются в готовом виде. Для частника это крайне удобно, так как в этом случае все расчеты уже сделаны.

Виды

Купить готовую ферму — оптимальный вариант, так как от правильного расчета нагрузки на эту деталь зависит прочность всей кровли. Сделать самостоятельно расчеты и чертежи фермы сложно.

Чтобы ферма из профильной трубы прослужила долго, нужно знать, как правильно выбрать материал, уметь рассчитать нагрузку на каждую часть конструкции.

Кроме того, нужно знать, как сварить ферму — неправильно сваренная система может привести к обрушению всего сооружения. Приобретая готовые типовые фермы, вы будете избавлены от этих сложностей.

Рассмотрим такой вид ферм, как стропильная система. Такие конструкции нужны для обустройства кровли.

На стропила закрепляют все остальные слои кровельного пирога, поэтому они должна быть прочными и долговечными.

Лучше всего этим требованиям отвечают стропильные системы из профильной трубы, но в частном домовладении могут использоваться и деревянные стропила.

Конструкцию стропильной фермы выбирают, исходя из формы верхнего перекрытия дома, угла наклона крыши и длины пролета.

В зависимости от уклона кровли, используют строительные фермы следующих конструкций:

• покатость 22 – 30º — используют треугольные фермы из профильной трубы с высотой, равной 1/5 длины пролета;
• покатость 15 – 22º — подойдет система с высотой, равной 1/7 пролета;
• покатость 6 – 15º — ставят трапециевидные системы с высотой 1/7 или 1/9 пролета.

Конструкции ферм из профильных труб по форме могут быть:

• полукруглые;
• двускатные;
• односкатные;
• плоские.

Для потолков со сложной геометрией с высоко поднятым над опорами центром используют фермы из профильной трубы, называемые «полонсо». Они представляют собой треугольник со стойками ломаной формы.

Расчет формы

Для расчетов потребуется калькулятор и два нормативных документа:

• СНиП, П-23-81, стальные конструкции;
• СНиП, 2.01.07-85, нагрузки и воздействия.

Первый показатель, который нужно рассчитать, — угол наклона скатов. Его величина зависит от архитектурных особенностей будущего здания и от количества годовых осадков — чем больше выпадает снега, тем круче должны быть скаты.

Зимой на кровле большой площади могут скопиться тонны снега. Конструкция должна удержать этот вес, ее задачей является распределение нагрузки по опорам и лагам.

Видео:

Далее вычисляют параметры базовых углов. Для этого нужно знать размер пролета, число и габариты панелей.

Высота в середине пролета для фермы треугольного типа вычисляется по формуле Н=1/4×L, для ферм с параллельными, полигональными, трапециевидными поясами — по формуле Н=1/8×L. L — длина фермы.

Важно: металлические фермы для односкатной крыши с наклоном не более 10º должны быть асимметричными.

Для двускатной кровли обычно выбирают фермы с висячими стропилами. Угол уклона раскосов должен находиться в пределах 35 – 50º. От точности вычисления зависит надежность и долгий срок службы конструкции.

Совет: существуют онлайн-калькуляторы для расчета металлических ферм из профильной трубы, их можно найти на сайтах строительных организаций.

Произведя расчеты, делают чертеж фермы, подсчитывают сколько нужно приобрести материала, а именно – профильной трубы.

В индивидуальном строительстве для изготовления ферм вместо профильной трубы можно использовать облегченные металлические оцинкованные профили (ЛСТК).

Они удобны тем, что их можно скреплять специальными болтами. Но чаще стропильные системы изготавливают из стальных балок, соединяя их сваркой.

Профильные трубы — строительный металлический прокат, представляющий собой трубы с сечением некруглой формы. Наиболее распространены трубы из квадратного и прямоугольного профиля.

Профильные трубы изготавливают из углеродистой и легированной стали. Изделия отечественного производства имеют сечение от 1×1 см до 50×40 см и изготавливаются из металла толщиной от 0,1 до 2,2 см. Длина труб – от 6 до 18 метров.

Если длина фермы превышает 10 метров, то металлическими должны быть не только стропила, но и коньковые опоры с мауэрлатом.

К недостаткам стропил из профилированных труб относят дороговизну и значительный вес.

Изготовление стропильного изделия

При изготовлении системы из ЛСТК главные связки выполняют, прихватывая трубы двойными уголками.

К верхнему поясу перемычки и раскосы монтируют с помощью уголков с неравными сторонами, стыкуя их по короткой стороне.

Детали нижнего пояса тоже стыкуют уголками с неравными сторонами. Главные элементы соединяют с помощью накладных пластин.

Рассмотрим подробнее изготовление ферм из профильной трубы сварным методом.

Если вы не знаете, как сварить ферму из профильной трубы, потому что вообще никогда не имели дела со сваркой, то придется обратиться к специалисту, так как стропильная ферма — не та конструкция, на которой можно «набивать руку». От качества швов на стропильной ферме зависит прочность кровли.

Фермы лучше изготавливать из прямоугольных или квадратных труб, так как имеющиеся у них ребра обеспечат конструкции хорошую устойчивость.

Стропильную ферму нужно изготавливать только из стали, устойчивой к окислению и другим агрессивным атмосферным факторам.

Толщина металла и сечение трубы должны соответствовать параметрам, заложенным в проекте. Соблюдение этих условий обеспечит стропильной конструкции нужную несущую способность.

Каждый сварочный шов проверяют на качество, поскольку именно от него будет зависеть надежность будущей конструкции.

Видео:

Когда сварка ферм из профильной трубы закончится, останется только обработать швы антикоррозийным составом и покрыть их краской.

Этапы сваривания кровельной системы из металлических профильных труб:

1. выравнивают верхний и нижний пояс;
2. вваривают между поясами перемычки;
3. на конструкцию из двух поясов и расположенных к ним под углом 90^о перемычек приваривают раскосы — отрезки трубы, срезанные под углом.

Первую ферму можно использовать как шаблон для изготовления остальных.

Совет: резать металлопрофиль под углом удобнее всего с помощью резочного станка. Такое устройство можно взять напрокат или сделать самостоятельно из болгарки.

При небольшом объеме работ, например, при изготовлении системы для навеса или ворот, резать металлопрофиль можно просто болгаркой.

После завершения сварки остается только поднять конструкцию наверх и закрепить по верхней обвязке согласно размеченным линиям.

Для подъема системы из профильных труб на высоту придется использовать подъемные механизмы: кран или лебедку. Стропы закрепляют в узлах верхнего пояса в 2 или 4 местах.

Для временного закрепления ставят парные расчалки под углом к горизонту не больше 45^о. Затем трубы приваривают к колоннам, предварительно проверив вертикальность системы.

Сваривание труб из металлопрофиля – еще одна актуальная тема. Для соединения металлопластиковых труб можно использовать ручную, дуговую и газовую сварку.

Видео:

Так как профильные трубы делают из углеродистой и низколегированной стали (нержавейку используют редко), сваривать их можно по обычным технологиям.

Любые виды решетчатых конструкций, в том числе и кровельные фермы, изготавливают из стали толщиной не более 1 см. Длина соединений не должна превышать 40 см.

Сварные соединения фермы по-разному расположены в пространстве, поэтому сварку удобно выполнять полуавтоматом со шлангом, проволокой, заполненной флюсом, или проволокой с самозащитой.

В индивидуальном строительстве используют ручную сварку отдельными электродами. Автоматическое сваривание использовать не экономично.

В серийном изготовлении используют контактную точечную сварку с увеличением давления. Специалисты не рекомендуют выполнять соединение прерывистым способом.

Первым делом варят стыковочные швы, а затем угловые. Такой порядок позволяет избежать напряжения металла в узле.

Если швы расположены поблизости друг от друга, то перед выполнением второго шва нужно охладить металл для предупреждения пластических деформаций.

Узлы сваривают, начиная от середины. В начале накладывают швы большего сечения, затем меньшего. Каждый элемент системы прихватывают с двух сторон.

Длина соединения не должна быть меньше 3 см, катет соединения — не меньше 0,5 см. Прихваты и сварной шов должны быть выполнены из одного материала — это нужно для постоянства напряжения металла в шве.

Видео: