Calculul și realizarea unei ferme metalice pentru un baldachin. Elementele de bază ale calculelor de ferme: calcule manuale și de mașină Calculul unei soluții de ferme

Proiecta structuri metalice- unul dintre cele mai importante domenii de activitate de constructii. Pentru a determina parametrii de profil necesari, se utilizează un software costisitor cu licență, care necesită educație specializată și abilități de lucru cu un pachet software specific.

În același timp, există situații în care trebuie să faceți un desen „în genunchi”, să selectați metalul laminat necesar, să calculați greutatea grinzii pentru a determina costul și a comanda metalul. În cazurile în care să se utilizeze programe speciale nu este posibil, programele online și desktop gratuite pot deveni asistenți convenabil la calcularea structurilor metalice:

• Calculator de metal Arsenal;
• calculator online Metalcalc;
• program online sopromat.org pentru calculul grinzilor și ferme;
• calculul grinzilor în Sopromatguru online;
• program de desktop „Fermă”.

1. Calculator de metal Arsenal

Compania Arsenal oferă tuturor oportunitatea de a-și economisi timpul utilizând cele ale companiei program desktop pentru a calcula greutatea teoretică a oricărui tip de profil metalic, inclusiv oțel feros și inoxidabil, precum și metale neferoase. Disponibil pe site versiunea online a programului .

Pentru a calcula profilul, trebuie să introduceți informații despre grosimea metalului, lungimea segmentului, înălțimea și lățimea. De asemenea, puteți selecta o marcă de profil laminat din sortiment și puteți seta lungimea necesară. În acest caz, programul va determina automat dimensiunile și greutatea acestuia.

2. Calculator de metal online Metalcalc

Calculator online Metalcalc- o resursă convenabilă pentru determinarea greutății și lungimii metalului laminat. La setarea principalului parametrii tehnici produs (numărul sortimentului sau dimensiunile de gabarit ale profilului, lungimea acestuia), programul va determina greutatea acestuia. Calculele sunt efectuate pe baza standardelor GOST actuale și se caracterizează prin precizie maximă.

Programul are și o funcție de recalculare inversă. Dacă specificați greutatea și dimensiunea standard a profilului, serviciul va calcula lungimea acestuia. Resursa este absolut gratuită și ușor de utilizat.

3. Program online gratuit sopromat.org pentru calculul grinzilor și ferme

Pe site Sopromat.org prezentat program online gratuit pentru calcularea grinzilor și fermeților folosind metoda elementelor finite. Calculul poate fi efectuat, printre altele, pentru cadre static nedeterminate.

Serviciul poate fi util pentru ambii studenți cursuri, iar pentru inginerii practicanți să determine parametrii structurilor metalice reale. Resursa online vă permite să:

• determinarea mișcărilor în noduri;
• calcularea reacțiilor de sprijin;
• construiți diagramele Q, M, N
• salvați rezultatele calculelor și diagrama de încărcare;
• exportați rezultatele în format de desen DXF.

Site-ul web conține întotdeauna cea mai recentă versiune a programului. Există o versiune Mini pentru descărcare și lucru dispozitive mobile. Programul mobil are toate avantajele versiunii complete.

4. Calculul grinzilor în Sopromatguru

În viitorul apropiat, autorii intenționează să adauge programului o funcție de calcul a fermei. Astăzi, resursa online vă permite să setați parametrii grinzii, să susțineți, să încărcați și să obțineți o diagramă gratuit. Pentru a avea acces la un calcul detaliat, autorii programului cer o plată simbolică. Este demn de remarcat faptul că serviciul online este frumos proiectat și echipat cu o interfață clară.

5. Programul desktop gratuit „Farm”

Program mic Fermă vă permite să calculați o sarpă plană determinată static și să salvați rezultatele. Pentru a începe, trebuie să setați parametrii geometrici ai fermei (dimensiunile barelor, înălțimi, poziția bretelelor, încărcături).

Calculul se realizează folosind metoda tăierii nodului. Se determină forțele din tijele de ferme, precum și reacțiile suporturilor. Numărul maxim de panouri de ferme este de 16, numărul de sarcini nu este mai mare de 20. Pachetul software poate fi folosit și pentru a calcula ferme nedeterminate static.

Astăzi, țevile profilate sunt considerate pe bună dreptate o soluție ideală pentru construcția unui garaj, clădiri rezidențiale și clădiri de grădină. Puternice și durabile, astfel de modele sunt ieftine, rapid de implementat și oricine are măcar puțină înțelegere a matematicii și abilități de tăiere și sudură se poate descurca cu ele.

Și acum vă vom spune în detaliu cum să alegeți profilul potrivit, să calculați ferme, să faceți jumperi în el și să îl instalați. Pentru asta v-am pregătit cursuri de master detaliate realizarea unor astfel de ferme, tutoriale video și sfaturi valoroase de la experții noștri!

Deci, ce este o fermă? Aceasta este o structură care leagă suporturile împreună într-un întreg coeziv. Cu alte cuvinte, sarpanta este o structură arhitecturală simplă, printre avantajele valoroase ale căreia evidențiem următoarele: rezistență ridicată, performanțe excelente, costuri reduse și rezistență bună la deformare și încărcări externe.

Datorită faptului că astfel de ferme au o capacitate portantă mare, acestea sunt plasate sub orice materiale de acoperiș, indiferent de greutatea lor.

Utilizarea fermelor metalice din profile închise noi sau dreptunghiulare în construcție este considerată una dintre cele mai raționale și solutii constructive. Și din motive întemeiate:

1. Secretul principal este economiile datorate formei raționale a profilului și conexiunii tuturor elementelor de zăbrele.
2. Un alt avantaj valoros al țevilor profilate pentru utilizare în producția de ferme este stabilitatea egală în două planuri, raționalizarea remarcabilă și ușurința în utilizare.
3. În ciuda greutății reduse, astfel de ferme pot rezista la sarcini serioase!

Ferpile de căpriori diferă prin conturul curelelor, tipul de secțiune transversală a tijelor și tipurile de zăbrele. Și cu abordarea corectă, puteți suda și instala în mod independent o ferme dintr-o țeavă de profil de orice complexitate! Chiar și acesta:

Etapa II. Achizitionam un profil de inalta calitate

Deci, înainte de a elabora un proiect pentru viitoarele ferme, trebuie mai întâi să decideți asupra următoarelor puncte importante:

• contururile, dimensiunea și forma viitorului acoperiș;
• material pentru fabricarea coardelor superioare și inferioare ale fermei, precum și a zăbrelei acesteia;

Amintiți-vă un lucru simplu: un cadru de țeavă de profil are așa-numitele puncte de echilibru, care sunt importante de determinat pentru stabilitatea întregii ferme. Și este foarte important să alegeți material de înaltă calitate pentru această încărcătură:

Fermele sunt construite din țevi profil de următoarele tipuri de secțiuni: dreptunghiulare sau pătrate. Acestea sunt disponibile în diferite dimensiuni și diametre de secțiune transversală, cu diferite grosimi de perete:

• Recomandăm cele care sunt vândute special pentru clădirile de dimensiuni mici: acestea au o lungime de până la 4,5 metri și au o secțiune transversală de 40x20x2 mm.
• Dacă veți face ferme mai lungi de 5 metri, atunci alegeți un profil cu parametrii 40x40x2 mm.
• Pentru construcția la scară largă a acoperișului unei clădiri rezidențiale, veți avea nevoie de țevi de profil cu următorii parametri: 40x60x3 mm.

Stabilitatea întregii structuri este direct proporțională cu grosimea profilului, astfel încât, pentru fabricarea ferme, nu utilizați țevi care sunt destinate numai pentru sudura rafturi și cadre - acestea au caracteristici diferite. De asemenea, acordați atenție metodei de fabricare a produsului: sudat electric, format la cald sau format la rece.

Dacă vă angajați să faceți singur astfel de ferme, atunci luați semifabricate cu secțiune pătrată - acestea sunt cele mai ușor de lucrat. Achiziționați un profil pătrat de 3-5 mm grosime, care va fi suficient de puternic, iar caracteristicile sale sunt apropiate de barele metalice. Dar dacă faceți o ferme doar pentru o vizor, atunci puteți prefera o opțiune mai prietenoasă cu bugetul.

Asigurați-vă că luați în considerare încărcările de zăpadă și vânt din zona dvs. atunci când proiectați. La urma urmelor mare valoare atunci când alegeți un profil (în ceea ce privește sarcina pe acesta), unghiul de înclinare al fermelor este:

Puteți proiecta mai precis o ferme dintr-o țeavă de profil folosind calculatoare online.

Să remarcăm doar că cea mai simplă structură a unei ferme realizate dintr-o țeavă de profil constă din mai mulți stâlpi verticali și niveluri orizontale pe care pot fi atașate căpriori pentru acoperiș. Puteți achiziționa singur un astfel de cadru gata făcut, chiar și pentru a comanda în orice oraș din Rusia.

Etapa III. Calculăm stresul intern al fermelor

Cea mai importantă și responsabilă sarcină este calcularea corectă a fermei dintr-o țeavă de profil și selectarea formatului dorit al zăbrelei interne. Pentru a face acest lucru, vom avea nevoie de un calculator sau alt software similar, precum și de câteva date tabelare ale SNiP-urilor, care pentru aceasta:

• SNiP 2.01.07-85 (impacturi, încărcări).
• SNiP p-23-81 (date privind structurile din oțel).

Vă rugăm să examinați aceste documente dacă este posibil.

Forma și unghiul acoperișului

Ce acoperiș specific are nevoie de o ferme? Cu un singur pas, fronton, cupolă, arcuit sau în șold? Cea mai simplă opțiune, desigur, este să faci un baldachin standard. Dar, de asemenea, puteți calcula și fabrica ferme destul de complexe:

O ferme standard constă din elemente atât de importante, cum ar fi coardele superioare și inferioare, rafturile, bretele și strunțele auxiliare, care sunt numite și ferme. În interiorul fermelor există un sistem de grătare, suduri, nituri, materiale speciale pereche și ghișeuri pentru conectarea țevilor.

Și, dacă intenționați să faceți un acoperiș în formă complexă, atunci astfel de ferme vor deveni potrivite pentru acesta varianta ideala. Este foarte convenabil să le faceți conform unui șablon direct pe pământ și abia apoi să le ridicați.

Cel mai adesea când construiești un mic casă de țară, garaj sau casă de schimb, se folosesc așa-numitele ferme polonso - un design special de ferme triunghiulare legate prin legături, iar coarda inferioară aici iese ridicată.

În esență, în acest caz, pentru a crește înălțimea structurii, centura inferioară este ruptă, iar apoi se ridică la 0,23 din lungimea zborului. Pentru spaţiul interior spatiile sunt foarte confortabile.

Deci, există trei opțiuni principale pentru realizarea unei ferme, în funcție de panta acoperișului:

• de la 6 la 15°;
• de la 15 la 20°;
• de la 22 la 35°.

Care este diferența întrebați? De exemplu, dacă unghiul structurii este mic, de până la doar 15°, atunci este rațional să se facă fermele de formă trapezoidală. Și, în același timp, este foarte posibil să se reducă greutatea structurii în sine, luând înălțimea de la 1/7 la 1/9 din lungimea totală a zborului.

Aceste. se ghidează după această regulă: decât greutate mai mică, cu atât ar trebui să fie mai mare înălțimea fermei. Dar dacă avem deja o formă geometrică complexă, atunci trebuie să alegeți un alt tip de ferme și grătare.

Tipuri de ferme și forme de acoperiș

Iată un exemplu de ferme specifice pentru fiecare tip de acoperiș (unic, fronton, complex):

Să ne uităm la tipurile de ferme:

• Triunghiular fermele sunt un clasic pentru realizarea bazei pentru pante abrupte de acoperiș sau șoproane. Secțiunea transversală a țevilor pentru astfel de ferme trebuie selectată ținând cont de greutatea materialelor de acoperiș, precum și de funcționarea clădirii în sine. Ferpile triunghiulare sunt bune pentru că au forme simple și sunt ușor de calculat și implementat. Sunt apreciate pentru că oferă lumină naturală sub acoperiș. Dar remarcăm și dezavantajele: acestea sunt profile suplimentare și tije lungi în segmentele centrale ale rețelei. Și tot aici va trebui să întâmpinați unele dificultăți atunci când sudați colțuri de sprijin ascuțite.
• Următoarea vizualizare - poligonal ferme de țevi de profil. Sunt indispensabile în construcție suprafețe mari. Sudarea lor are o formă mai complexă și, prin urmare, nu sunt proiectate pentru structuri ușoare. Dar astfel de ferme se disting prin economii mai mari de metal și rezistență, ceea ce este deosebit de bun pentru hangarele cu deschideri mari.
• De asemenea, considerat durabil ferme de centură paralelă. Această ferme diferă de altele prin faptul că toate părțile sale se repetă, cu aceeași lungime de tije, curele și grătare. Adică, există un minim de îmbinări și, prin urmare, este cel mai ușor să calculați și să sudați unul dintr-o țeavă de profil.
• Un tip separat este trapezoidală cu o singură pantă fermă susținută de stâlpi. O astfel de ferme este ideală atunci când este necesară fixarea rigidă a structurii. Are pante (acolade) pe laterale și nu există tije lungi ale învelișului superior. Potrivit pentru acoperișuri unde fiabilitatea este deosebit de importantă.

Iată un exemplu de realizare a fermelor dintr-o țeavă de profil ca opțiune universală care este potrivită pentru orice clădiri de grădină. Vorbim despre ferme triunghiulare și probabil că le-ați văzut deja de multe ori:

O ferme triunghiulară cu o bară transversală este, de asemenea, destul de simplă și este destul de potrivită pentru construirea de foișoare și cabine:

Dar arcuit fermele sunt deja mult mai complicat de fabricat, deși au o serie de avantaje valoroase:

Sarcina ta principală este să centrați elementele de ferme metalice din centrul de greutate în toate direcțiile, în termeni simpli, pentru a minimiza sarcina și a o distribui corect.

Prin urmare, alegeți tipul de fermă care este mai potrivit pentru acest scop. În plus față de cele enumerate mai sus, sunt populare și fermele foarfece, asimetrice, în formă de U, cu balamale duble, ferme cu coarde paralele și ferme de mansardă cu și fără suport. Și de asemenea vedere la mansarda ferme:

Tipuri de grătare și sarcini punctuale

Veți fi interesat să știți că un anumit design al grilajelor interioare nu este selectat din motive estetice, ci din motive destul de practice: pentru a se potrivi cu forma acoperișului, geometria tavanului și calculul sarcinilor.

Trebuie să vă proiectați ferma în așa fel încât toate forțele să fie concentrate în mod specific la noduri. Atunci nu vor exista momente de încovoiere în curele, bretele și ferme - acestea vor funcționa numai în compresie și tensiune. Și apoi secțiunea transversală a unor astfel de elemente este redusă la minimum necesar, economisind în același timp semnificativ materialul. Și puteți face cu ușurință fermoara în sine articulată.

În caz contrar, forța distribuită peste tije va acționa în mod constant asupra fermei, și va apărea un moment încovoietor, pe lângă solicitarea totală. Și aici, atunci este important să calculați corect valorile maxime de îndoire pentru fiecare tijă individuală.

Apoi, secțiunea transversală a unor astfel de tije ar trebui să fie mai mare decât în ​​cazul în care fermul în sine ar fi încărcat cu forțe punctiforme. Pentru a rezuma: fermele asupra cărora acționează uniform o sarcină distribuită sunt realizate din elemente scurte cu îmbinări articulate.

Să ne dăm seama care este avantajul acestui sau aceluia tip de rețea în ceea ce privește distribuția sarcinii:

• Triunghiular Sistemul de zăbrele este utilizat întotdeauna în coarde paralele și ferme trapezoidale. Principalul său avantaj este că oferă cea mai scurtă lungime totală a rețelei.
• Diagonală Sistemul este bun pentru înălțimi mici de ferme. Dar consumul de material pentru acesta este considerabil, deoarece aici întreaga cale de efort trece prin nodurile și tijele rețelei. Prin urmare, la proiectare, este important să așezați un maxim de tije, astfel încât elementele lungi să fie întinse și rafturile să fie comprimate.
• Un alt tip - îngrijit zăbrele. Se realizează în cazul sarcinilor pe centura superioară, precum și atunci când este necesară reducerea lungimii grătarului în sine. Aici avantajul este să se conformeze distanta optimaîntre elementele tuturor structurilor transversale, ceea ce, la rândul său, vă permite să mențineți distanța normală dintre pane, care va fi un punct practic pentru instalarea elementelor de acoperiș. Dar crearea unei astfel de zăbrele cu propriile mâini este o sarcină destul de intensivă în muncă, cu costuri suplimentare de metal.
• Cruciform zăbrelele vă permite să distribuiți sarcina pe ferme în ambele direcții simultan.
• Un alt tip de zăbrele - cruce, unde bretele sunt atașate direct de peretele fermeiului.
• Și în sfârșit semi-diagonalăŞi rombic gratare, cele mai dure dintre cele enumerate. Aici două sisteme de bretele interacționează simultan.

V-am pregătit o ilustrație în care am adunat împreună toate tipurile de ferme și grătarele acestora:

Iată un exemplu despre modul în care este realizată o zăbrele triunghiulară:

Realizarea unei ferme cu o rețea diagonală arată astfel:

Nu se poate spune că un tip de ferme este cu siguranță mai bun sau mai rău decât altul - fiecare dintre ele este valoros datorită consumului mai mic de materiale, greutății mai mici, capacitate portantă si metoda de fixare. Desenul este responsabil pentru modelul de încărcare care va acționa asupra acestuia. Și greutatea fermei va depinde direct de tipul ales de zăbrele, aspectși complexitatea producției sale.

Să remarcăm, de asemenea, această opțiune neobișnuită pentru realizarea unei ferme, atunci când ea însăși devine o parte sau un suport pentru o altă, din lemn:

Etapa IV. Producem si montam ferme

Vă vom oferi câteva sfaturi valoroase despre cum să faceți în mod independent dificultăți deosebite sudați următoarele ferme chiar pe site-ul dvs.:

• Opțiunea 1: puteți contacta fabrica, iar aceștia vor personaliza toate elementele individuale necesare în funcție de desenul dvs., pe care trebuie doar să le sudați la fața locului.
• A doua opțiune: achiziționați un profil gata făcut. Apoi, tot ce trebuie să faceți este să acoperiți interiorul fermelor cu scânduri sau placaj și să așezați izolație între ele, dacă este necesar. Dar această metodă va costa, desigur, mai mult.

Iată, de exemplu, un tutorial video bun despre cum să prelungești o țeavă prin sudare și să obții geometria ideală:

Iată și un videoclip foarte util despre cum să tăiați o țeavă la un unghi de 45°:

Deci, acum ajungem direct la asamblarea fermelor în sine. Următoarele instrucțiuni pas cu pas vă vor ajuta să faceți față acestui lucru:

• Pasul 1: Pregătiți mai întâi fermele. Este mai bine să le sudați direct pe sol în avans.
• Pasul 2. Instalați suporturi verticale pentru viitoarele ferme. Este vital ca acestea să fie cu adevărat verticale, așa că testați-le cu plumb.
• Pasul 3. Acum luați țevile longitudinale și sudați-le la stâlpii de susținere.
• Pasul 4. Ridicați fermele și sudați-le pe țevile longitudinale. După aceasta, este important să curățați toate punctele de conectare.
• Pasul 5. Vopsiți cadrul finit cu vopsea specială, curățându-l și degresându-l în prealabil. Acordați o atenție deosebită îmbinărilor țevilor profilate.

Cu ce ​​se mai confruntă cei care fac astfel de ferme acasă? Mai întâi, gândiți-vă dinainte la mesele de susținere pe care veți așeza ferme. Departe de asta cea mai buna varianta aruncați-l pe pământ - va fi foarte incomod să lucrați.

Prin urmare, este mai bine să instalați suporturi de pod mici, care vor fi puțin mai largi decât coardele inferioare și superioare ale fermei. La urma urmei, vei măsura manual și vei plasa jumperi între curele și este important ca acestea să nu cadă la pământ.

Următorul punct important: sarpantele de țevi de profil au o greutate mare și, prin urmare, veți avea nevoie de ajutorul a cel puțin încă o persoană. În plus, nu ar strica să ai ajutor pentru o muncă atât de obositoare și migăloasă precum șlefuirea metalului înainte de a găti. sau construiți o mașină de casă similară cu cea din clasa noastră de master. Iată cum funcționează:

Deci, pas cu pas, veți întocmi un desen, veți calcula zăbrelele, veți face semifabricate și veți suda structura pe șantier. În plus, veți folosi și resturile țevilor de profil, prin urmare, nu va trebui să aruncați nimic - toate acestea vor fi necesare pentru părți minore ale baldachinului sau hangarului!

Etapa V. Curățați și vopsiți fermele finite

După ce instalați fermele la locul lor permanent, asigurați-vă că le tratați cu compuși anticorozivi și le vopsiți cu vopsele polimerice. Vopseaua care este durabilă și rezistentă la UV este ideală în acest scop:

Atât, ferma de țevi de profil este gata! Rămâne doar lucrările de finisare de acoperire a fermelor din interior cu finisare și din exterior cu material de acoperiș:

Crede-mă, realizarea unei ferme de metal dintr-o țeavă de profil nu va fi de fapt dificilă pentru tine. Un rol uriaș îl joacă un desen bine desenat, sudarea de înaltă calitate a unei ferme dintr-o țeavă de profil și dorința de a face totul corect și precis.

Nu există multe elemente structurale într-o clădire cu cadru: fundație, suporturi și acoperiș - dar fiecare dintre ele trebuie să fie puternică și durabilă. Stabilitatea suporturilor este asigurată nu numai de fundație, ci și de structuri speciale de armare - ferme de curele. Fermele sunt, de asemenea, responsabile pentru fiabilitatea acoperișului, dar acestea sunt căpriori.

Pentru consolidarea cadrului caselor, dependintelor si formelor arhitecturale mici din teava ondulata se folosesc elemente speciale numite ferme. Sunt folosite pentru conexiunile superioare și laterale ale suporturilor de baldachin, foișoare, pavilioane de stații de autobuz și cafenele de vară. Elementele de armare se folosesc si la montarea copertinelor peste grupurile de intrare, daca distanta dintre pereti sau suporti este mare.

Astfel, o ferme este o structură de armare formată din două curele conectate prin jumperi. Acest dispozitiv oferă rigiditate structurii și îi permite să-și mențină forma sub orice sarcină.

Fiţi atenți! Pe lângă scopul lor funcțional, fermele pot avea și un scop decorativ, dacă structura care se ridică nu are pereți sau frontoane sau este învelită cu material transparent.

Tipuri de curele

Curelele determină forma piesei: segment, arc dublu, triunghi, dreptunghi sau poligon. În acest caz, pentru segment, dreptunghi și arc, țevile solide - drepte sau curbate - acționează ca coarde inferioare și superioare.

În ferme de forme mai complexe: poligoane triunghiulare, convexe și concave, una sau ambele coarde sunt asamblate din mai multe țevi.

Forma coardelor armatei este aleasă în conformitate cu scopul structurii. Pentru îmbinarea laterală a stâlpilor de construcție, se folosesc de obicei fermele de chingi cu două coarde drepte sau arcuite paralele sau o coardă dreaptă superioară și una arcuită inferioară.

Forma curelelor ferme de acoperiș depinde de tipul de acoperiș:

Tipul acoperișului	Forma posibilă a curelelor	Numele fermei
cu o singura panta, acoperit cu cort	linii drepte care formează un triunghi dreptunghic	cu o singură pantă
fronton	formându-se linii drepte triunghi isoscel: 2 linii drepte formează centura superioară, una - cea inferioară;	triunghiular
	două perechi de linii care formează unghiuri paralele	poligonal
	două perechi de linii drepte care formează o pereche de unghiuri inegale	foarfece
	5 linii drepte: două formează centura superioară, 3 – cea inferioară	ferma Polonso
mansardă	linii drepte care formează un pentagon isoscel cu o bază largă;	mansardă
arcuit	două arce paralele	arcuit
	două linii întrerupte paralele	poligonal
	arc și linie dreaptă formând un segment sau semicerc	segmentare
	arc superior, linie întreruptă inferioară	consolă

Tipuri de săritori

Jumperele sunt bucăți scurte de țeavă, de obicei cu o secțiune transversală mai mică decât cele utilizate pentru coarde, atașate direct sau în unghi de elementele structurale principale. Complexul de punți se numește rețea internă.

Jumperele verticale se numesc suporturi sau rafturi. De obicei, o fermă are unul sau două posturi principale și mai multe posturi suplimentare.

Buiandrugurile înclinate se numesc lupte sau pante; numărul lor poate fi oricare. Dacă curelele de fermă sunt conectate prin suporturi, atunci suporturile sunt întărite de pante. În plus, grila interioară poate consta doar din buiandrugi verticale sau doar înclinate.

Fiţi atenți! Ferme pentru cladiri cu cadru Sunt făcute nu numai din țevi, ci și din colțuri. Pentru a asigura rezistența necesară, fiecare element al unui astfel de design este asamblat dintr-o pereche de colțuri, ceea ce complică calculele și instalarea și crește costurile de timp.

Avantajele țevilor de profil pentru realizarea cadrelor

Construcția cadrului din țeavă de oțel ondulată a câștigat popularitate și nu pierde teren. Țevile profilate vă permit să creați propriile structuri frumoase și puternice. în diverse scopuri– de la o umbrelă peste o cutie de nisip până la o clădire rezidențială, industrială sau comercială.

Mai devreme sau mai târziu, proprietarii unei case private trebuie să construiască un carport sau vacanta de vara, un foișor, un mic gard cu acoperiș pentru animale de companie, un baldachin peste grămadă de lemne. Pentru ca acoperișul peste o astfel de structură să fie fixat în siguranță, este necesar să proiectați și să instalați corect structurile metalice de susținere.

Salutăm dragul nostru cititor și îi oferim un articol despre ce sunt țevile profilate, cum să le calculăm și să le instalăm corect.

O ferme este o structură de elemente rectilinii conectate între ele la noduri într-un sistem durabil de formă geometrică neschimbată. Cel mai adesea, se găsesc structuri plate, dar în structurile mari încărcate se folosesc ferme volumetrice (spațiale). Aproape în casele private, fermele sunt făcute din lemn și metal. Structurile mici de căpriori, copertine și foișoare sunt realizate din lemn. Dar metalul durabil și de înaltă tehnologie este un material aproape ideal pentru structurile metalice portante.

Pentru fabricarea structurilor complexe se folosesc secțiuni solide și țevi laminate. Țevile profilate (pătrate, dreptunghiulare) au o rezistență mai mare la strivire și îndoire. structurile mici pentru casă sunt montate fără sudură, prin urmare, pentru clădirile conacului, se folosește cel mai des o țeavă de profil.

Caracteristicile structurale ale fermelor

Componentele structurii fermei:

• centura.
• Suportul este un element vertical care conectează curelele superioare și inferioare.
• Acolada (acolada).
• Sprengel - bretele de sprijin.
• Grile, suprapuneri, ghișeuri, nituri, șuruburi - tot felul de materiale auxiliare și de fixare.

Înălțimea fermei este calculată de la punctul cel mai de jos al coardei inferioare până la punctul cel mai înalt. Span - distanța dintre suporturi. Creșterea este raportul dintre înălțimea fermei și deschiderea. Panoul este distanța dintre nodurile centurii.

Tipuri de ferme din țevi profesionale

Fermele sunt împărțite în funcție de conturul curelelor. Există soiuri cu două și trei benzi. În structurile mici, se folosesc ferme mai simple cu două centuri. Fiecare soi are o anumită înclinație și înălțime în funcție de lungimea travei și de forma șarpantei.

Tipuri de ferme după contururile coardelor: grinzi cu coarde paralele (dreptunghiulare), triunghiulare (gable și cu pas), trapezoidale (gable și cu un singur pas), segmentare (parabolice), poligonale (poligonale), cantilever; cu o centură inferioară înălțată sau concavă ruptă și o formă variată a centurii superioare; arcuit cu centură inferioară orizontală și arcuită; forme complexe combinate.

Ferpile se disting și prin tipuri de grătare - vezi în figură. În clădirile private, se găsesc cel mai adesea grile triunghiulare și diagonale - mai simple și mai puțin intense în metal. Gratarele triunghiulare sunt de obicei folosite in structurile dreptunghiulare si trapezoidale, in timp ce grilajele diagonale sunt folosite in cele triunghiulare.

Înainte de a ridica orice structură, ar trebui să decideți asupra alegerii materialului. Când achiziționați un profil metalic sau țevi, ar trebui să inspectați cu atenție piesele de prelucrat pentru a vedea dacă există crăpături, cavități, înclinări, inconsecvențe de-a lungul cusăturii, cantitate mare piese de prelucrat îndoite și îndoite. Atunci când achiziționați materiale galvanizate, este recomandabil să verificați calitatea acoperirii - dacă există decojire sau căderi.

La cumpărare, trebuie să solicitați o copie a certificatului și o chitanță. Este imperativ să vă asigurați că grosimea peretelui țevii corespunde cu cea menționată în documente. Nu puteți face țevi într-un garaj în genunchi și nu există falsuri, dar puteți întâlni materiale de proastă calitate, așa că este mai bine să cumpărați în magazine destul de mari.

Ce material sa alegi pentru cadru

În cele mai multe cazuri, oțelul este ales pentru cadrul clădirilor conacului sau pentru acoperișul unei case. Pentru structurile foarte mici se foloseste uneori aluminiul, de obicei in produsele achizitionate (copertine, balansoare). Pentru construcția structurilor metalice, puteți utiliza țevi cu secțiune goală și profile cu secțiune solidă (cerc, bandă, pătrat, canal, grindă în I).

Un avantaj uriaș al țevilor dreptunghiulare și pătrate în comparație cu un profil de aceeași greutate este rezistența lor ridicată la strivire și alte deformații. Prin urmare, profilele solide pot fi înlocuite cu țevi ondulate mult mai ușoare - acest lucru simplifică foarte mult (de 2 ori sau mai mult) și reduce costul unui design de tip tubular.

Dimensiunile secțiunii transversale ale țevilor sunt selectate în funcție de lungimea travei și de distanța dintre suporturi și ferme. În proprietățile private, șopronele și alte structuri nu sunt foarte mari și puteți lua sfatul experților sau puteți găsi desene gata făcute pe Internet.

Cu o distanță între suporturi de până la 2 m, pentru copertine mici cu deschideri de până la 4 m lungime sunt potrivite profile de 40x20x2 mm, pentru deschideri de până la 5 m - 40x40x3, 60x30x3 mm; deschideri mai mari de 5 m – 60×40x3, 60×60x3 mm. Dacă planificați un carport pentru două mașini cu o lățime de 8-10 m, atunci va fi necesar un profil de la 60x60 la 100x100 cu o grosime a peretelui de 3-4 mm. Dimensiunile profilului depind de distanța dintre ferme.

Țevile ondulate se vând în lungimi de 6 și 12 m Cu o lungime de 12 m, metalul se consumă mai economic, dar transportul unor astfel de țevi necesită o lungime mare. Înainte de a cumpăra materiale, ar trebui să vă gândiți cum veți tăia semifabricatele și câte dintre ele vor încăpea într-o țeavă de 6 m sau 12 m lungime și să calculați de câte secțiuni de țeavă ondulată veți avea nevoie.

Nu vă puteți baza pe greutatea nominală - greutatea este de 1 m.p. într-un anumit lot va diferi de cel nominal și, cel mai probabil, în sus (este mai profitabil pentru vânzători să producă produse cu un perete mai gros - prețul este pe tonă). La achiziționarea la greutate, materialul va trebui achiziționat și transportat - iar aceasta este o cheltuială suplimentară.

Avantajele și dezavantajele diferitelor metale

În practică, următoarele tipuri de oțel sunt utilizate pentru țevile cu profil structural: carbon de calitate obișnuită și de înaltă calitate, structural, aliat. Țevile vin cu un strat protector de zinc. Se folosește și aluminiul - dar rar, pentru structuri mici, adesea sezoniere. Profilele de aluminiu sunt folosite pentru structuri mici.

În mod tradițional, pentru structurile mici dintr-o proprietate privată, oțelul carbon St3sp, St3ps și uneori galvanizat este utilizat pentru construcția de structuri din oțel cu ferme. Acest oțel are o rezistență suficientă pentru a asigura fiabilitatea structurii, practic nu există nicio diferență de rezistență la coroziune între toate cele trei tipuri de oțel.

Dacă structurile sunt expuse la precipitații, mai devreme sau mai târziu atât produsele structurale, cât și cele din oțel aliat vor rugini. O cantitate mică de elemente de aliere nu protejează împotriva coroziunii (pentru structuri, pot fi utilizate oțeluri slab aliate, cum ar fi 30KhGSA, 30KhGSN, 38KhA - conținutul de elemente de aliere din ele este de 2-4%, iar această cantitate nu afectează coroziunea rezistenţă).

În ceea ce privește rezistența, oțelurile structurale și aliate ar trebui să fie puțin mai durabile decât oțelurile carbon - sunt mai rezistente la sarcini ciclice. Dar această calitate a oțelurilor se manifestă după tratamentul termic - iar călirea și revenirea pot deforma țevi și, de obicei, un astfel de tratament termic nu produse finite nimeni nu o face. Recoacerea poate fi efectuată pe țevi fără sudură - după recoacere, tensiunile reziduale din metal sunt îndepărtate (întărire), dar devine mai moale.

Oțelurile de structură (20A, 45, 40, 30A) au mai multe calitate superioară si mai mult pret mare. Oțelurile aliate sunt și mai scumpe (și există șansa să vă vândă țevi din oțel 3 în loc de oțel aliat). Prin urmare, atunci când instalați structuri cu lățime mai mică de 20 m, nu are sens să cumpărați țevi profesionale din oțel aliat sau structural. Cu siguranță are sens să folosiți țeavă ondulată galvanizată dacă instalarea va fi efectuată folosind sisteme de crab.

Dacă instalarea se realizează prin sudare, sudurile vor rugini la fel de repede ca metalul obișnuit neacoperit. Dar dacă monitorizați cu atenție cusăturile și efectuați în mod regulat un tratament anticoroziv (curățare, amorsare, vopsire), atunci este de preferat o țeavă galvanizată. Dacă aveți nevoie de o magazie temporară timp de 10 ani pentru materiale de construcție și apoi veți demola magazia, nu vă deranjați, cumpărați țevi obișnuite din oțel carbon fără acoperire.

Dacă intenționați să construiți un baldachin sau un hangar foarte mare cu o lungime mare pe șantier, ar trebui să contactați constructori profesioniști și să faceți un proiect - aceștia vor determina ce oțel ar trebui să alegeți.

Faceți-l singur sau comandați-l

Ferpile pentru un carport sau un foișor au dimensiuni miciŞi design simplu– de cele mai multe ori triunghiular cu mai multe bare și suporturi. Puteți finaliza singur un astfel de design dacă aveți cel puțin abilități de sudură de bază și nu vă este frică să învățați noi locuri de muncă.

Dar fabricarea fermelor necesită precizie, prezența unui asistent, o zonă foarte plată pe proprietate - pentru așezarea și sudarea structurilor, prezența aparat de sudura si timp. Puteți comanda structuri gata făcute de la o fabrică sau o companie de construcții și să le instalați singur.

Cerințe pentru calcularea unei țevi de profil pentru construcția unei ferme

La calcularea dimensiunilor și grosimii peretelui țevilor de profil necesare pentru construcția structurilor dumneavoastră metalice; se iau in considerare urmatoarele conditii:

• Dimensiunile structurii metalice și, în special, lungimea, distanța dintre suporturi - distanța dintre suporturi.
• Înălțimea suporturilor și fermelor.
• Forma fermei.
• Caracteristici posibile ale condițiilor geologice ( activitate seismică, posibilitate de alunecări de teren).
• Greutatea acoperirii.

Ce se întâmplă dacă calculezi greșit

Dacă calculele sunt incorecte, sunt posibile următoarele consecințe:

• Structurile fermei se vor deforma sub greutatea zăpezii și a frunzelor umede.
• În cel mai rău caz, structurile se vor deforma sub propria greutate.
• Întreaga structură se poate prăbuși în cazul vântului puternic.
• Deformarea va duce mai devreme sau mai târziu la distrugerea fermei și a întregii structuri, ceea ce este periculos pentru oameni și poate deteriora obiectele situate sub baldachin - o mașină, de exemplu.
• O structură fragilă și mobilă va duce la distrugerea acoperișului așezat pe ferme.
• Atunci când se utilizează un profil prea puternic și greu, costurile materialelor și lucrărilor în timpul construcției structurilor metalice cresc nejustificat.

Proiectăm o fermă și elementele ei

Un calcul complet și precis al sarcinii pe o ferme, împreună cu diagrame, este complex, iar pentru a-l efectua trebuie să contactați specialiști.

Atunci când proiectați copertine mari, hangare și garaje din structuri metalice, este necesar un calcul precis al profilului necesar, dar pentru construirea de copertine sau foișoare nu prea mari într-o proprietate privată, puteți utiliza recomandările binecunoscute ale experților. .

Pentru structuri foarte mici (un baldachin într-un incintă pentru animale, un baldachin peste un depozit de lemne de foc), este suficient să folosiți țevi de 40x20 mm cu grosimea peretelui de 2 mm; pentru foișoare și copertine peste mese, grătare sau zone de recreere - 40x40 mm cu grosimea peretelui de 3 mm; baldachin peste un loc pentru o mașină - de la 60x40 la 100x100 mm cu o grosime a peretelui de 3-4 mm.

Dacă baldachinul are mai multe ferme și suporturi și distanța dintre suporturi este mai mică de 2 m, puteți lua o țeavă mai subțire dacă există doar 4 suporturi și două ferme și lungimea travei este de 6-8 m sau mai mult; unul mai gros.

Sarcinile admisibile pe ferme sunt date în tabel:

Lățimea deschiderii, m Dimensiunea țevii pe grosimea peretelui, mm	1	2	3	4	5	6
Pentru teava profil
40×40x2	709	173	72	35	16	5
40×40x3	949	231	96	46	21	6
50×50x2	1165	286	120	61	31	14
50×60x3	1615	396	167	84	43	19
60×60x2	1714	422	180	93	50	26
60×60x3	2393	589	250	129	69	35
80×80x3	4492	1110	478	252	144	82
100×100x3	7473	1851	803	430	253	152
100×100x4	9217	2283	990	529	310	185
120×120x4	113726	3339	1484	801	478	296
140×140x4	19062	4736	2069	1125	679	429
Pentru teava dreptunghiulara(cu partea mai mare verticală)
50×25x2	684	167	69	34	16	6
60×40x2	1255	308	130	66	35	17
80×40x2	1911	471	202	105	58	31
80×40x3	2672	658	281	146	81	43
80×60x3	3583	884	380	199	112	62
100×50x4	5489	1357	585	309	176	101
120×80x3	7854	1947	846	455	269	164

Desene și diagrame

La fabricarea structurilor metalice este obligatoriu desenul cu dimensiunile exacte! Acest lucru vă va permite să achiziționați cantitatea necesară de material, să economisiți timp la asamblarea și pregătirea pieselor de prelucrat și vă va permite să controlați cu ușurință dimensiunile structurii metalice în timpul instalării și structura finită. ÎN în acest caz, Siguranța dvs. și a gospodăriei dvs. depinde de precizia ansamblului - o structură care se prăbușește din cauza zăpezii sau a vântului poate aduce multe probleme.

Bazele calculului truss

Tipurile de ferme depind de forma acoperișului, iar forma acoperișului unei structuri pe o proprietate se alege în funcție de scopul și amplasarea structurilor metalice. Fermele cantilever și fermele adiacente casei sunt, de obicei, realizate cu cele triunghiulare cu un singur pas, copertine de sine stătătoare - cu structuri și arcade poligonale, triunghiulare, segmentare. Foișoarele pot avea un acoperiș cu șase sau opt pante sau un acoperiș cu un design elegant, cu ferme cu un design nestandard.

Pentru a calcula ferme, este necesar să se calculeze sarcina pe acoperiș și pe o ferme. Calculele iau în considerare încărcarea stratului de zăpadă, acoperișuri, strung, greutatea structurilor în sine. Calcule precise- o sarcină pentru un constructor profesionist. Baza pentru calcul este SP 20.13330.2016 „Încărcări și impacturi. Versiunea actualizată a SNiP 2.01.07-85" și SP 16.13330.2011 " Structuri din oțel. Ediție actualizată a SNiP II-23-81".

Pentru calcule se folosește metoda de tăiere: tăierea nodurilor (zonele în care tijele sunt articulate); metoda Ritter; Metoda de înlocuire a tijei Henneberg. În programele de calculator moderne, metoda de tăiere a nodurilor este mai des utilizată.

Este mai bine să folosiți unul gata făcut proiect standard sau recomandările noastre pentru alegerea profilurilor. Asamblarea unei ferme cu o structură trapezoidală sau triunghiulară simplă nu este prea dificilă și dacă aveți experiență în sudarea și instalarea structurilor metalice autoinstalare copertinele și foișoarele sunt destul de posibile. Dacă doriți să construiți un șopron mare cu o lungime a fermei de 10 m sau mai mult, trebuie să finalizați proiectul cu specialiști.

Influența unghiului de înclinare

Designul fermei este influențat în primul rând de unghiul de înclinare al rampelor (rampa). Unghiul de înclinare este selectat în primul rând în funcție de forma acoperișului și de amplasarea structurii metalice. Adăposturile adiacente clădirilor trebuie să aibă unghi mai mare panta acoperișului - pentru rularea mai rapidă a zăpezii care alunecă de pe acoperiș și scurgerea apei turnate.

Pentru structurile individuale, panta acoperișului poate fi mai mică. Unghiul de înclinare depinde și de cantitatea de precipitații care cade în regiunea dvs. - cu cât precipitații sunt mai multe, cu atât ar trebui să fie mai mare unghiul de înclinare al acoperișului. Cu cât acoperișul este mai abrupt, cu atât reține mai puține precipitații.

O pantă ușoară a pantei - până la 15° - este utilizată pe magazii mici de sine stătătoare. Înălțimea pantei este aproximativ egală cu 1/7-1/9 din lungimea travei. Se folosesc ferme trapezoidale.

Pantă de la 15° la 22° - înălțimea pantei este egală cu 1/7 din lungimea travei.

Pantă de la 22° la 30°-35° - înălțimea pantei este egală cu 1/5 din lungimea travei cu această pantă, se folosesc de obicei structuri triunghiulare, uneori cu o coardă inferioară ruptă pentru a face structura mai ușoară.

Opțiuni de unghi de bază

Pentru calcul corect numărul și lungimile elementelor individuale ale unei ferme din țeavă ondulată, este necesar să se determine unghiurile de bază dintre elemente. În general, coarda inferioară este perpendiculară pe suporturi, coarda superioară este înclinată pe orizontală în funcție de unghiul acoperișului. Unghiul optimînclinarea bretelelor față de orizontală/verticală este de 45°, rafturile trebuie să fie strict verticale.

Unghiul exact de înclinare al acoperișului este fie specificat de proiect, fie se găsește conform relațiilor date mai sus ( pentru o pantă de până la 15° - înălțimea pantei este aproximativ egală cu 1/7-1/9 din lungimea travei; pentru o pantă de la 15° la 22° - 1/7 din lungimea travei; pentru o pantă de la 22° la 30° - 35° - înălțimea pantei este egală cu 1/5 din lungimea travei).

După ce s-a determinat unghiul exact de înclinare al acoperișului, se determină lungimile semifabricatelor pentru realizarea fermei - aceste informații vor fi necesare la efectuarea lucrării.

Factori importanți pentru selecția site-ului

Dacă aveți de ales, ar trebui să alegeți o zonă plată pentru instalarea structurilor metalice, care nu este predispusă la alunecări de teren și aglomerarea cu apă. Dar în mic comploturi personale Cel mai adesea nu există de ales - un carport este plasat chiar în spatele porții, o verandă lângă casă, un foișor în adâncurile site-ului. Este posibil ca zona să fie nivelată și uneori drenată.

Dacă există pericolul de alunecare a straturilor de sol sau dacă locuiți într-o zonă predispusă la cutremur, proiectarea oricărei structuri deasupra unei cașe ar trebui lăsată în seama profesioniștilor pentru a vă asigura siguranța.

Cum se calculează sarcina

Sarcina de zăpadă pe 1 m² de acoperiș se calculează conform SP 20.13330.2017 „Încărcări și impacturi. Versiunea actualizată a SNiP 2.01.07-85" in functie de regiune. Când se calculează, nu se ia suprafața acoperișului, ci aria proiecției acoperișului pe orizontală. Greutatea învelișului și a acoperișului este calculată în același mod. Conform desenului, greutatea unei ferme se calculează și se înmulțește cu numărul lor.

Sarcina pe o ferme se calculează împărțind suma încărcăturii totale de pe acoperișul de zăpadă, greutatea învelișului și a acoperirii, greutatea structurilor în sine, la numărul de ferme.

Ușă de intrare și baldachin

Vizoarele peste usa din fata Au dimensiuni mici și sunt în consolă.

Lățimea baldachinului ar trebui să fie egală cu lățimea pridvorului + 300 mm pe fiecare parte. Adâncimea copertinei ar trebui să acopere treptele. Lungimea baldachinului este egală cu suma lungimii platformei și treptelor. Lungimea platformei superioare ar trebui să fie de o dată și jumătate mai largă decât ușa, adică 0,9 × 1,5 = 1,35 m Plus 250 mm pentru fiecare treaptă.

De exemplu:

pentru un pridvor cu două trepte și o lățime de 1200 mm, dimensiunile zonei acoperite (proiecția orizontală a baldachinului) sunt egale cu:

lungime (adâncimea vizorului) = 1,35 + 2×0,25 = 1,85 m;

lățime = 1,2 + 0,3×2 = 1,8 m.

Programe de calcul gratuite

• Pe site http://sopromatguru.ru/raschet-balki.php.
• Pe site http://rama.sopromat.org/2009/?gmini=off.

Exemplu de calcul

Un exemplu de calcul al fermei unui carport de sine stătător pentru o mașină de clasă mijlocie (D):

Lățimea mașinii este de 1,73 m, lungimea de 4,6 m.

Lățimea minimă a fermei între suporturi:

1,73 + 1 = 2,73 m, pentru ușurarea deschiderii ușilor luăm o lățime de 3,5 m.

Lățimea fermei, inclusiv protuberanțe de acoperiș:

3,5 + 2×0,3 = 4,1 m.

Lungimea baldachinului:

4,6 + 1 = 5,6 m, luați o lungime de 6 m.

Cu această lungime este posibil să se instaleze suporturi la fiecare 2 m sau mai puțin. Pentru a ușura structurile portante, considerăm că distanța dintre suporturi este de 1,5 m.

Adoptăm o formă triunghiulară de acoperiș cu fronton - este cel mai ușor de fabricat și în același timp economic din punct de vedere al consumului de material. Considerăm unghiul de înclinare a acoperișului ca fiind de 30° - la acest unghi de înclinare, zăpada și frunzele căzute nu vor rămâne pe acoperiș.

Înălțimea fermei în centru (stâlp central) va fi egală cu:

Total: lungimea coardei inferioare a fermei este de 4,1 m; centura superioară - două jumătăți de 2,355 m fiecare, lungime totală 4,71 m, standul din centru are o înălțime de 1,16 m.

Pentru astfel de ferme scurte este suficient de folosit teava patrata 40×40 mm cu o grosime a peretelui de 3 mm.

Principalele etape ale lucrării la fabricarea și instalarea fermelor cu propriile mâini

Inainte de montarea sarpantelor se lucreaza la planificarea santierului, montajul suporturilor, betonarea fundatiilor de sustinere, sudarea braturilor laterale sau a sarpentelor laterale. Apoi sunt instalate ferme transversale.

Procedura de efectuare a lucrărilor la fabricarea și instalarea fermelor:

• Fermele sunt sudate pe o suprafață plană.
• Fermele sunt tratate cu un grund anticoroziv și vopsite de două ori. Nu vopsiți zonele în care fermele sunt sudate pe suporturi. Această lucrare se poate face după instalarea fermelor, dar vopsirea la înălțime este incomodă.
• Ele ridică fermele, le instalează pe suporturi, verifică unghiurile și orizontalitatea și le sudează pe suporturi. Această lucrare este efectuată de o echipă formată din mai multe persoane.
• Vopsea peste zonele de sudura.
• Învelișul este instalat și acoperișul este așezat.

Cum se sudează fermele

Ferpile sunt asamblate pe o zonă plană. Înainte de asamblare, piesele de prelucrat sunt tăiate, curățate de rugină, iar bavurile de pe tăieturi sunt șlefuite. Elementele fermei sunt fixate cu cleme, se verifică dimensiunile, unghiurile și planeitatea. Sudați structura pe o parte, lăsați-o să se răcească și întoarceți-o pe cealaltă parte. Scoateți clemele și fierbeți cealaltă parte. Apoi mărgeaua de pe cusătură este șlefuită. Puteți vedea caracteristicile fermelor de sudură în videoclipul nostru:

Dacă aveți abilități limitate ca sudor și instalator, puteți comanda fabricarea unei ferme de la o organizație sau echipă specializată.

Concluzie

Construcția unui baldachin și instalarea fermelor este o muncă complexă, calificată. Copertinele mici și foișoarele pot fi realizate independent cu ajutorul membrilor familiei.

Este mai bine să încredințați instalarea de structuri metalice mari unei echipe de profesioniști. Dar profesioniștii au nevoie și de supraveghere. Ne luăm rămas bun de la dragul nostru cititor și sperăm că articolul nostru vă va ajuta să înțelegeți tipurile de ferme, alegerea designului, materialul și procedura de construire a copertinelor și foișoarelor pe site-ul dvs. Abonați-vă la newsletter-ul site-ului nostru, aduceți prieteni, împărtășiți informații interesante cu interlocutorii dvs. de pe rețelele de socializare.

2.6.1. Concepte generale.

Un sistem de tije plate, care, după ce include balamale în toate nodurile, rămâne neschimbat din punct de vedere geometric se numește ferme.

Exemple de ferme sunt prezentate în Fig. 2.37..

În structurile reale de tijă care se potrivesc definiției „fermă”, tijele din noduri sunt conectate nu prin balamale, ci prin grinzi, nituri, sudură sau încastrate (în structuri din beton armat). Cu toate acestea, în diagramele de proiectare ale unor astfel de structuri, balamalele pot fi introduse în noduri, dar cu condiția ca

· tijele sunt perfect drepte;

· axele tijelor se intersectează în centrul nodului;

· forțele concentrate se aplică numai nodurilor;

· dimensiunile secțiunilor transversale ale tijelor sunt semnificativ mai mici decât lungimea acestora.

Fig.2.37 Sarpante plate definibile static.

În aceste condiții, tijele de sarcină funcționează numai în tensiune sau compresie, în ele apar doar forțe longitudinale.

Această împrejurare simplifică semnificativ calculul sistemului de tije și permite obținerea de rezultate cu un grad suficient de precizie.

Pentru a determina forțele în tijele ferme folosind metoda secțiunii, trebuie să:

1) Desfășurați secțiunea în așa fel încât

· traversat axa tijei în care se determină forța;

· încrucișate, dacă este posibil, nu mai mult de trei tije;

· a împărțit ferma în două părți.

2) Forțele longitudinale directe în tije în direcția pozitivă, adică. din nod.

3) Selectați ecuațiile de echilibru pentru o parte din strânsă care ar include o singură forță necesară. Astfel de ecuații sunt, de exemplu,

· suma momentelor relativ la punctul în care se intersectează liniile de acţiune ale forţelor din tijele ferme tăiate de secţiune; Astfel de puncte sunt de obicei numite puncte de moment;

· suma proiecţiilor forţelor pe axa verticală pentru bretele de ferme cu coarde paralele.

4) Pentru a determina forțele din rafturi, tăiați nodurile dacă nu se întâlnesc mai mult de trei tije în ele.

5) Pentru a simplifica determinarea brațelor forțelor interne în raport cu punctul de moment la elaborarea ecuațiilor de moment, dacă este necesar, înlocuiți forțele necesare cu proiecțiile lor pe axe reciproc perpendiculare.

2.6.2. Determinarea forțelor în truss rods.

Pentru a determina forțele în tijele ferme, este necesar:

· determinarea reactiilor suporturilor;

· utilizarea metodei secțiunii pentru determinarea forțelor necesare;

· verifica rezultatele obtinute.

Reacțiile suporturilor din grinzile simple prezentate în Fig. 2.37 sunt determinate în același mod ca și în grinzile cu o singură travă folosind ecuații de forma

Pentru a verifica reacțiile de sprijin folosim ecuația

Să luăm în considerare algoritmul de calcul folosind un exemplu specific.

Este prezentată o diagramă de proiectare a fermei (Fig. 2.38).

Este necesar să se determine forțele în tijele 4-6, 3-6, 3-5, 3-4, 7-8.

Rezolvarea problemei.

1) Determinarea reacţiilor suporturilor.

Pentru a face acest lucru, folosim ecuația de echilibru:

Scriem ecuațiile folosind regula semnului acceptat:

Rezolvând ecuațiile, găsim

Verificăm reacțiile suporturilor folosind ecuația.

2) Determinarea forțelor în tijele ferme.

a) Eforturi la tije 4-6, 3-6, 3-5.

Pentru a determina forțele în tijele indicate, tăiem ferme cu o secțiune ah-ahîn două părți și luați în considerare echilibrul părții stângi a fermei (Fig. 2.39.

În partea stângă a țesăturii aplicăm reacția de susținere , forța care acționează în nodul 4 și forțele necesare în tijele ferme , , . Dirijam aceste forțe de-a lungul tijelor corespunzătoare departe de nod, adică în direcția pozitivă.

Pentru a determina eforturile , , puteți utiliza următorul sistem de ecuații:

Dar în acest caz vom obține un sistem comun de ecuații, care va include toate eforturile necesare.

Pentru a simplifica rezolvarea problemei, este necesar să folosiți ecuații de echilibru care includ o singură necunoscută.

Pentru a determina forța, o astfel de ecuație este

adică suma momentelor relativ la nodul 3, la care liniile de acțiune ale forțelor și se intersectează, deoarece momentele acestor forțe în raport cu nodul 3 sunt egale cu zero. Pentru efort, această ecuație este

adică suma momentelor relativ la nodul 6 la care liniile de acțiune ale forțelor și se intersectează.

Pentru a determina forța, ar trebui să utilizați ecuația pentru suma momentelor relativ la punctul O, în care liniile de acțiune ale forțelor și se intersectează, de exemplu.

La scrierea acestor ecuații, apar dificultăți matematice în determinarea brațelor de forță în raport cu punctele corespunzătoare. Pentru a simplifica soluția acestei probleme, se recomandă extinderea forței necesare de-a lungul axelor X, Y și utilizarea proiecțiilor de forță atunci când scrieți ecuația de echilibru.

Să arătăm acest lucru folosind exemplul de efort (Fig. 2.40).

Să scriem ecuația:

Rezolvând ecuația, obținem:

În acest exemplu, proiecția forței pe axa X are un moment relativ la punctul O egal cu zero, deoarece linia acțiunii sale trece prin punctul O.

3) Determinați forța în tija 3-4.

Pentru a determina forța, tăiem 4 ferme într-un nod cu o secțiune transversală b-b(Fig. 2.41.a).

4) Determinați forța în tija 7-8.

Tăiați secțiunea nodului 8 s-s(Fig. 2.41.b). Compunem două ecuații de echilibru

Pentru a determina forța, avem două ecuații cu trei necunoscute. Prin urmare, una dintre aceste necunoscute ( sau ) trebuie determinată în prealabil.

Dacă forța este cunoscută, atunci ecuația poate fi folosită pentru a determina forța:

suma proiecțiilor forțelor aplicate la nod pe axa x perpendiculară pe linia de acțiune a forței.

Trebuie remarcat faptul că forțele din tijele ferme pot fi determinate luând în considerare echilibrul nodurilor sale pe rând și compunând două ecuații pentru fiecare nod.

Este necesar să începem cu un nod în care converg doar două tije, iar apoi să luăm în considerare succesiv nodurile în care există doar două forțe necunoscute. Să ne uităm la un exemplu(Fig. 2.42).

1) Considerăm nodul 1, în care converg doar două tije. Compuneți și rezolvați ecuații

2) Considerăm nodul 2, în care converg 3 tije, dar forța este cunoscută:

Rezolvând sistemul de ecuații, găsim:

Apoi se ia în considerare nodul 4 etc.

Această metodă de determinare a forțelor în tijele de ferme are următoarele dezavantaje:

· o eroare făcută în timpul procesului de calcul se aplică calculelor ulterioare;

· nu este raţională determinarea forţelor doar în truss rods individuale.

Avantajele metodei includ posibilitatea de a o utiliza la compilarea programelor pentru calcule pe computer.

2.6.3. Verificarea rezultatelor calculului.

Pentru a verifica rezultatele calculului, trebuie să utilizați ecuații de echilibru, care includ cel mai mare număr efort. Deci, de exemplu, pentru a verifica eforturile , , (Fig. 3.3) astfel de ecuații sunt