Как изготовить ферму для навеса
Фермы из профильной трубы: рассчитываем и изготавливаем своими руками
Сегодня фермы из профильной трубы по праву считаются идеальным решением для строительства гаража, жилого дома и приусадебных построек. Прочные и долговечные, такие конструкции обходятся недорого, быстры в исполнении, и с ними способен справиться любой, кто хоть немного разбирается в математике и имеет навыки резки и сварки металла.
А как правильно подобрать профиль, рассчитать ферму, сделать в ней перемычки и установить, мы сейчас подробно расскажем. Для этого мы подготовили подробные мастер-классы изготовления ферм, видео-уроки и ценные советы от наших экспертов.
Содержание
Этап I. Проектируем ферму и ее элементы
Итак, что такое ферма? Это конструкция, которая связывает опоры в единое целое. Среди ее преимуществ: высокая прочность, отличные показатели эксплуатации, невысокая стоимость и хорошая устойчивость к деформациям и внешним нагрузкам.
Благодаря тому, что такие фермы обладают высокой несущей способностью, их ставят под любые кровельные материалы, независимо от их веса.
Использование в строительстве металлических ферм из прямоугольных замкнутых профилей считается одним из самых рациональных решений. И неспроста:
Отличаются стропильные фермы по очертанию поясов, типу сечения стержней и видам решетки. И при правильном подходе вы самостоятельно сможете сварить и установить ферму из профильной трубы любой сложности. Даже такую:
Этап II. Приобретаем качественный профиль
Итак, прежде, чем составить проект будущих ферм, сначала нужно определиться с такими важными пунктами, как:
Запомните одну простую вещь вещь: у каркаса из профильной трубы есть так называемые точки равновесия, которые важно определить для устойчивости всей фермы. И очень важно подобрать под эту нагрузку качественный материал:
Профильные трубы для ферм бывают двух видов сечений: прямоугольного или квадратного. Выпускаются они разного диаметра, с разной толщиной стенок:
Устойчивость всей конструкции прямо пропорциональна толщине профиля, поэтому для изготовления ферм не используйте трубы, предназначенные для стоек и каркасов. Также обратите внимание, каким именно методом было изготовлено изделие: электросварным, горячедеформированным или холодным деформированнием.
Если же вы беретесь изготавливать фермы самостоятельно, берите заготовки квадратного сечения – с ними работать проще всего. Приобретите квадратный профиль 3-5 мм толщиной, который будет достаточно прочным и по своим характеристикам близок к металлическим брусьям.
Обязательно учитывайте при проектировании снеговые и ветровые нагрузки в вашей местности. Ведь большое значение при выборе профиля имеет угол наклона ферм:
Более точно спроектировать ферму из профильной трубы вы сможете при помощи онлайн-калькуляторов.
Отметим только, что самая простая конструкция фермы из профильной трубы представляет собой несколько вертикальных стоек и горизонтальные уровни, на которые можно крепить стропила для крыши. Приобрести такой каркас можно в готовом виде, даже под заказ в любом городе России.
Этап III. Рассчитываем внутреннее напряжение ферм
Самое важное и ответственное задание – это правильно произвести расчет фермы из профильной трубы и подобрать нужный формат внутренней решетки. Для этого нам понадобится калькулятор или подобное ему другое программное обеспечение, а также некоторые табличные данные СНиПов, которые за это:
По возможности ознакомьтесь с этими документами.
Форма крыши и угол наклона
Ферма нужна для какой конкретно кровли? Односкатной, двускатной, купольной, арочная или шатровой? Самый простой вариант, конечно же, это изготовление стандартного односкатного навеса. Но и достаточно сложные фермы вы также способны рассчитать и изготовить самостоятельно:
Стандартная ферма состоит из таких важных элементов, как верхний и нижний пояс, стойки, раскосы и вспомогательные подкосы, которые еще называют шпренгелями. Внутри ферм располагается система решеток, для соединения труб используется сварные швы, клепки, специальные парные материалы и косынки.
И, если вы собираетесь изготовить сложную по форме крышу, то такие фермы станут для нее идеальным вариантом. Их очень удобно изготавливать по шаблону прямо на земле, и только потом поднимать наверх.
Чаще всего при строительстве небольшого дачного домика, гаража или бытовки применяются так называемые фермы полонсо – особая конструкция треугольных ферм, соединенных затяжками, и нижний пояс здесь выходит приподнятым.
По сути, в этом случае, чтобы повысить высоту конструкции, нижний пояс делают ломаным, и он тогда составляет 0,23 от длины полета. Для внутреннего пространства помещения очень удобно.
Итак, всего есть три основных варианта изготовления фермы в зависимости от наклона крыши:
В чем разница спросите вы? Например, если угол конструкции будет небольшой, всего до 15°, тогда фермы рационально делать трапециевидной формы. И при этом вполне можно уменьшить вес самой конструкции, беря в высоту от 1/7 до 1/9 от от общей длины полета.
Т.е. руководствуйтесь таким правилом: чем меньше вес, тем больше должна быть высота фермы. А вот если мы вас будет иметь уже сложную геометрическую форму, тогда нужно выбрать другой тип фермы и решеток.
Виды ферм и формы крыши
Вот пример конкретных ферм для каждого вида крыши (односкатной, двускатной, сложной):
Давайте разберемся с видами ферм:
Вот пример изготовления ферм из профильной трубы как универсального варианта, который подходит для любых садовых построек. Речь идет о треугольных фермах, и вы наверняка их уже видели много раз:
Треугольная ферма с ригелем тоже достаточно проста, и вполне подходит для строительства беседок и бытовки:
А вот арочные фермы в изготовлении уже намного сложнее, хотя и обладают рядом своих ценных преимуществ:
Главное ваша задача – центрировать элементы фермы из металла от центра тяжести по всем направлениям, говоря простым языком, минимизировать нагрузку и грамотно ее распределить.
Поэтому выбирайте тот вид ферм, который подходит для этой цели больше. Кроме перечисленных выше, популярностью пользуются также ферма-ножницы, асимметричная, П-образная, двухшарнирная, ферма с параллельными поясами и мансардная ферма с опорами и без них. А также мансардный вид фермы:
Типы решеток и точечная нагрузка
Вам будет интересно узнать, что определенный дизайн внутренних решеток ферм подбирается вовсе не из эстетических соображений, а вполне практичных: под форму крыши, геометрию потолка и расчет нагрузок.
Вам нужно спроектировать свою ферму таким образом, чтобы все силы сосредотачивались конкретно в узлах. Тогда в поясах, раскосах и шпренгелях изгибающих моментов не будет – они станут работать только на сжатие и растяжение. И тогда сечение таких элементов уменьшают до необходимого минимума, значительно при этом экономя на материале. И саму ферму ко всему вы спокойно можете сделать шарнирной.
В противном случае, на ферму будут постоянно действовать распределенная по стержням сила, и появится изгибающий момент, в дополнение к общему напряжению. И здесь тогда важно грамотно просчитать максимальное изгибающее значения для каждого отдельного стержня.
Тогда сечение таких стержней должно быть больше, чем если бы сама ферма была нагружена точечными силами. Подведем итог: фермы, на которых распределенная нагрузка действует равномерно, изготавливают из коротких элементов с шарнирными узлами.
Давайте разберемся, в чем преимущество того или иного вида решетки в плане распределения нагрузки:
Мы подготовили для вас иллюстрацию, где собрали все виды ферм и их решеток вместе:
Вот пример того, как изготавливают ферму с треугольной решеткой:
Изготовление фермы с раскосной решеткой выглядит так:
Нельзя сказать, что какой-то из видов ферм определенно лучше или хуже другого – каждый из них ценен меньшим расходом материалов, более легким весом, несущими способностями и методом крепления. Рисунок отвечает за то, какая схема нагрузок будет на нее действовать. И от выбранного типа решетки напрямую будет зависеть то, какой будет вес фермы, внешний вид и трудоемкость ее изготовления.
Отметим еще такой необычный вариант изготовления фермы, когда она сама по себе становится частью или опорой для другой, деревянной:
Этап IV. Изготавливаем и устанавливаем фермы
Мы дадим вам несколько ценных советов, как самостоятельное без особых сложностей сварить такие фермы прямо у себя на участке:
Вот, к примеру, хороший видео-урок, как удлинить трубу при помощи сварки и достичь идеальной геометрии:
Вот также очень полезное видео, как отрезать трубу под углом 45°:
Итак, теперь подходим непосредственно к сборке самих ферм. Справиться с этим вам поможет такая пошаговая инструкция:
С чем еще сталкиваются те, кто изготавливает такие фермы в домашних условиях? Во-первых, заранее продумайте опорные столики, на которых вы будете класть ферму. Далеко не лучший вариант бросить ее на землю – работать будет очень неудобно.
Поэтому лучше поставить небольшие мосты-опоры, которые будут немного шире, чем нижний и верхний пояс фермы. Ведь вы будете вручную замерять и вкладывать между поясами перемычки, и важно, чтобы они не проваливались на землю.
Следующий важный момент: фермы из профильной трубы тяжеловаты на вес, а поэтом вам понадобится помощь минимум еще одного человека. Кроме того, не помешает подмога и в такой нудной и кропотливой работе, как зашкуривание металла перед варкой.
Также в некоторых конструкциях приходится сочетать разные виды ферм, чтобы присоединить крышу к стене здания:
Еще учитывайте, что нарезать фермы вам нужно будет много, для всех элементов, а поэтому советуем вам либо приобрести, либо соорудить самодельный станок по типу того, что в нашем мастер-классе. Вот как он работает:
Во так, шаг за шагом, вы составите чертеж, рассчитаете решетку фермы, сделаете заготовки и сварите конструкцию уже на месте. Причем у вас в расходе будут также и остатки профильных труб, поэтому, ничего не нужно будет выбрасывать – все это понадобится для второстепенных деталей навеса или ангара!
Этап V. Зачищаем и окрашиваем готовые фермы
После того, как вы установите фермы на их постоянное место, обязательно обработайте их антикоррозийными составами и окраски полимерными красками. Идеально подойдет для этой цели краска, которая отличается долговечностью и устойчивостью к ультрафиолету:
Вот и все, ферма из профильной трубы готова! Остаются только финишные работы по обшивке ферм изнутри отделкой и снаружи кровельным материалом:
Поверьте, изготовить металлическую ферму из профильной трубы для вас на самом деле не составит большого труда. Огромную роль играет грамотно составленный чертеж, качественная сварка фермы из профильной трубы и желание все сделать правильно и аккуратно.
Фермы для навеса. Что такое, зачем нужны, виды, как сделать и цены готовых ферм для навеса
Современное обустройство частных домов предполагает комфорт и уют на всех этапах. Это касается внешней отделки и обустройства ландшафтного дизайна на улице. При этом сегодня принято ставить навесы, которые предполагают размещение автомобилей под крышей, а также строительство беседок, навесов для подхода к крыльцу и других нужд.
Навесы бывают разные. Их отличают формы кровельных конструкций, площадь покрытия, а также сложность производства и другие нюансы. Но всегда в конструкции навеса есть ферма. Это элемент кровли, который направлен для защиты внутреннего пространства от воздействия атмосферных осадков. Предлагаем подробнее узнать о фермах, познакомиться с их разновидностями, узнать особенности их изготовления своими руками.
Что такое ферма?
Фермы для навеса – это своего рода изделия из металла. Они могут быть изготовлены самостоятельно, а могут быть куплены под размер вашего навеса, для чего нужен только проект. По сложности, ферма может быть прямой, либо округлой, где последнее предполагает гибку.
Металл, используемый для изготовления, может варьироваться по толщине и площади сечения. Чем толще используемый металл, тем тяжелее будет нагрузка на основание, но в то же время, навес или другая металлоконструкция сможет легче сопротивляться внешним факторам. Это ветер, снег, дождь и другие воздействия.
Зачем нужны фермы?
Что касается видов металлоконструкций, для которых применяется «ферма», выделяют следующие направления:
Таким образом, фермы из профильной трубы для навеса используются везде, где будет облегченная конструкция, с возможностью выдерживать большие нагрузки. Изготовление фермы почти всегда индивидуально, разве что это не касается типовых проектов. Когда ее делают своими руками, то сначала изготавливают один шаблон, под него подгоняются детали, их сваривают, а, затем, по шаблону делают все остальные похожие элементы.
Что касается количества ферм на один пролет, то это рассчитывается исходя из планируемой нагрузки на кровлю. В основном, на каждом промежуточном столбе ставится ферма. Иногда ее подгоняют под тип используемого кровельного материала.
При этом если для металлочерепицы и профлиста это фактически не имеет значения, то для поликарбоната фермы стоит размещать так, чтобы стык листа был на металле. Иначе поверхность кровли может деформироваться.
Необходимость применения ферм склоняется к их дешевизне, поскольку из аналогов, такой конструктив самый дешевый, долговечный и надежный. Форма конструкции такова, что нагрузка размещается максимально равномерно, что даже при обильном количестве снега на крыше не скажется на продолжительности эксплуатации.
Виды ферм
В зависимости от конструкции, расположения навеса, территориальных особенностей участка и других факторов, выбирается тип фермы. Их много, но в целом их можно с группировать по следующим категориям:
1. Прямоугольные фермы. Этот вариант может применяться при больших нагрузках на металлокаркас. Он формируется посредством объединения 4 круглых или профилированных труб, между которыми свариваются распорки. Все из перечисленных элементов могут соединяться между собой при помощи сварки, на болтовые соединения, на специальные коннекторы.
За счет того, что каркас рассчитан на большие нагрузки, металлокаркас может соединяться в трибуны, барные подвесы для освещения. В зависимости от назначения, каркас может быть изготовлен из нержавеющей или обычной трубы. В зависимости от нагрузки, диаметр и сечение трубы может меняться. В случае с круглой трубой, диаметр варьируется от 25 до 50 мм и даже более, с шагом в 5 мм и разной толщиной стенки.
2. Арочные фермы для навеса. Такой вариант наиболее сложен, и часто, в домашних условиях, без применения специального прокатного станка, арочная ферма не может быть изготовлена. Здесь важен точный прокат каждого элемента.
Виды ферм для навеса
В случае с навесами, арочная разновидность применяется на болтовом и сварочном соединении. При изготовлении крытых разборных платформ, монтаж выполняется на сборные клипсы для быстрого последующего демонтажа.
3. Плоские фермы для навеса. Этот тип конструкции наиболее дешевый в производстве. Для дома он вполне подойдет, поскольку выдержит нагрузку даже по площади более 50 квадратных метров. Именно такие удобно делать самому, изготовив макет и в дальнейшем собирая конструкцию по образу.
Фермы для навеса своими руками из профтрубы для быта зачастую собирают из материала сечением 40 на 40 мм, толщиной стенки детали от 2-3 мм. Шаг опор рассчитывается индивидуально. Возможность подобрать наклон позволяет спланировать разный конструктив. Плоские конструкции иногда образуют в квадратные фермы, усиливая несущую способность.
4. Треугольные фермы. Применение такого конструктива делает металлокаркас прочным, эстетичным, рассчитанным на большие нагрузки. В быту почти не задействован, поскольку дорого, но в промышленности, для обеспечения удобной установки световых и звуковых приборов. Если не применяется сварное соединение, то конструктив получается разборным, удобным в демонтаже.
В остальном, разновидности могут комбинироваться, что зависит от конкретной задачи и планируемых финансовых вложений в проект. Для дома применяется сварочное соединение с шагом между двумя отдельными фермами не более 1,75 метров.
Расчет фермы для навеса
Выполняя расчет фермы для навеса, важно руководствоваться не только общим удобством расположения, но и эстетикой, а также углом наклона крыши, конфигурацией кровельной системы и другими параметрами. Можно подготовить чертеж фермы для навеса, сопоставить запланированные размеры с территорией и удобством подъезда, правильно разместить ворота, продумать систему отвода воды и снежные скаты.
Делать ферму будем из профильной трубы. Это наиболее доступный материал, удобный в сварке. Параметры профильной трубы мы узнаем чуть позже, поскольку их необходимо тщательно рассчитать. Для начала, определите длину общей металлической конструкции.
Именно от этого будет зависеть и высота подъёма земли до конька, а также тип кровельной системы. Проще всего обустраивать односкатную крышу, но при таком обустройстве важно помнить, что максимальным шагом между двумя соседними фермами должно быть расстояние не более 1, 75 м.
Определив для себя угол наклона по индивидуальным параметрам, вычисляют угол наклона обрешётки. В среднем, специалисты делают его 30 градусов в плоскости, либо запиливают под 45. Так нагрузка будет распределена равномерно.
Какого-то особого расчета для навесов, длина которых не превышает значение в 30 м, не требуется. Но, экономить тоже не стоит, поскольку выбирая металлопрокат с тонкими стенками, вы не сможете гарантировать жесткость сварных частей. Будет вибрация, а в зимнее время года, от снега, металлокаркас может просесть.
Предлагаем подробнее рассмотреть предварительный расчёт, условившись, что мы будем строить односкатный навес, размерами 6 на 4 м. Для прочности, следует использовать металлический профиль 30 на 30 мм сечением, с толщиной стенки не менее полутора мм. Определившись с наклоном крыши, понимаем, что нижний пояс фермы будет составлять 4 м.
Верхний составит порядка 4,5 м. Прежде всего, необходимо обустроить вертикальные направляющие из того же материала. Наибольшую сторону делаем порядка 0,6 м, наименьшую по факту, исходя из расчетного угла наклона. Далее, делим верхний ряд профиля на равные части.
К нижней части привариваем промежуточные поперечины. Эти поперечины ещё называют раскосыми перемычками. Они должны быть изготовлены из той же стали, что и основной каркас. Если, есть возможность сэкономить, то можете заменить поперечины на трубу, сечением 20 на 20 мм.
Ранее мы говорили, что при односкатной конструкции кровельной системы, следует выбрать шаг ферм не менее чем 1,75 мм. Для пущей надежности выбираем шаг, равный 1 м. Итого, на 6 м подойдёт порядка 5 подобных ферм. Их следует монтировать на предварительно установленные опоры, затем следует сварить все в единое целое, после чего закрепить поликарбонат, используя специальные перемычки из профиля 20 на 20 мм.
Как сделать своими руками?
Начинается всё с установки столбов. Для опорных частей лучше использовать сталь толще. Должны быть столбы сечением 60 на 60 мм, толщиной стенки не менее 2 мм. Их следует установить под местами будущего расположения ферм.
Для односкатной конструкции величина составляет 1,5 м. Устанавливая столбы, следует углубить их на величину промерзания, то есть на глубину не менее чем 1,2 м. По высоте тоже желательно сразу определиться, установив их с учётом будущего уклона.
Когда столбы установлены, связывают общую конструкцию в единый металлический каркас. Для этого используют профтрубу, которая шла на столбы, но толщина стенки должна быть большая, порядка 3 мм. Когда каркас связан воедино, начинают строить фермы.
Изначально делают шаблон. Это первая, эталонная ферма под навес. Для неё мы будем брать профтрубу сечением 30 на 30 мм, толщиной стенки не менее полутора мм. Сильно тяжёлую брать тоже не надо, поскольку равномерно распределив фермы, мы сможем обеспечить прочность даже со сталью, толщиной до 2 мм.
Чтобы определить угол наклона фермы, необходимо в пропорции, нарисовать прямоугольную конструкцию. То есть, мы, зная примерную ширину будущего навеса, откладываем необходимую величину подъема фермы с одной из сторон, и получаем прямоугольный треугольник.
Фермы для навеса своими руками
Таким образом, мы сможем рассчитать гипотенузу, исходя из школьного курса знаний. Получив основные части, добавляют к элементам конструкции минимальную сторону нашей трапеции, после чего выполняют сварные работы. Рекомендовано выполнять сварочные работы на небольшие прихватки.
Это поможет в случае некорректного расчёта избавиться от сварочного шва. Когда мы сварили основной каркас фермы, рекомендовано выполнить примерку. Мы должны поднять его на металлический каркас основы, обратить внимание на угол наклона.
Если нас всё устраивает, снимаем ферму, тщательно завариваем все швы, завариваем открытые стороны профильной трубы, чтобы в зимнее время года сюда не попадала вода и металл не деформировался. Далее, эту ферму снимают, после чего выполняют разделение двух частей на равные доли и проваривают поперечины.
Для работы потребуется качественный сварочный инвертор, специальная машинка, позволяющая пилить металл под углом. Многие обходятся покупкой станины для болгарки, что тоже можно использовать в работе. Когда эталонная часть готова, изготавливают все последующие части.
Затем, устанавливают первую и последнюю сторону, натягивают нитку, производят установку всех частей. То есть, все элементы должны находиться в одной плоскости. Когда общий каркас готов, выполняют сварные работы по установке обрешётки. Здесь может быть использована профтруба 20 на 20 мм, которая свяжет фермы воедино. В дальнейшем к этой трубе, включая сами фермы, мы будем прикручивать поликарбонат или профлист.
Примерные затраты на производство фермы своими руками
И так, чтобы изготовить ферму своими руками, нам потребуется вложить определённое количество денежных средств. В основном деньги уйдут на покупку металла. Давайте посчитаем, сколько обойдётся нам ферма односкатного навеса, величиной 6 на 4 метра. Ранее мы уже говорили, что величина в нижней части плоскости фермы составит 4 метра.
При этом косая часть, которая определяет уклоны крыши, составить, 4,5 метра. На длинную боковую часть пойдёт порядка 0,6 метра, на короткую часть, 0,2 метра. Толщина стали, применяемой в работе заготовки, составит 0,2 мм. Итак, кроме всего прочего, нам ещё потребуются поперечины в количестве 4 штук, с интервалом не менее, 0,6 м.
Что касается основной части, то на сварку каркаса пойдёт порядка 10 м металла. По стоимости профтрубы сечения 30 на 30 мм, толщиной стали 2 мм, мы потратим порядка 1000 руб. С поперечинами в количестве 4-5 штук, эта величина вырастет до полутора тысяч за одну ферму.
Чтобы посчитать, какое количество денежных средств уйдёт на наш навес, именно на производство ферм, давайте умножим полученную величину на пять. То есть, за обустройство конструкции ферм нам придётся заплатить порядка 7.5 тыс. руб. Это немного. Для обустройства общей конструкции навеса придётся ещё сварить металлокаркас.
Это будет дороже, но с учётом обустройства 10 столбов, сечением 60 на 60 мм, а также общей связки, нам потребуется порядка 50 м профильной трубы. По стоимости это обойдется нам в районе 200 рублей за 1 погонный метр. Итого, каркас обойдется в районе 10.000 рублей. Таким образом, небольшой навес без кровельного материала обойдется в районе 20 000 руб. Это рассчитано с небольшим запасом исходя из текущих цен на металл на момент написания статьи.
Цена готовых изделий
Помимо того, что фермы можно изготовить самому, их ещё можно купить готовыми. Но, если вы хотите что-то изысканное, то вам будет проблематично сделать покупку, поскольку всё рассчитано под типовые проекты. Если же вы готовы к тому, что вам предложат, тогда соглашайтесь на типовые решения, но будьте готовы переплатить.
В среднем, если односкатная конструкция фермы по себестоимости обходится в районе 1500 руб., то за погонный метр, специалисты берут от 1000 руб. С необходимым количеством поперечин, которые мы указали в расчёте, изделие в готовом виде будет стоить не менее 4000 рублей за единицу.
Таким образом, только за 5 наших ферм, необходимых для обустройства навеса 6 на 4 м, нам придётся заплатить 20000 руб. Цена фермы для навеса кусается и не доступна для каждого. В остальном, будьте готовы платить за изготовление самого навеса. В работу войдет бетонирование, столярные работы, покупка металла на столбы, а также другие виды решённых задач.
В любом случае, покупать готовый вариант это дорого, поскольку вы переплачиваете до 300%. Никакой трудности в том, чтобы сварить ферму для навеса самостоятельно нет, особенно если вы хотя бы когда-то работали со сварочным оборудованием. Современный инвертор позволяет решать сложные задачи, даже если вы новичок сварочного дела.
Покупайте правильные электроды, не экономьте на металле, смотрите, как делают другие, поскольку сегодня в интернете полно различных вариантов обустройства ферм и навесов, в целом. Помните, что навес без ферм хлипкий и не сможет выдержать нагрузки снега в зимнее время.