Ферма из профильной трубы: высота, шаг раскосов и сечения на пролёт 6 метров
Ферма 6 м из профтрубы для навеса: высота 700 мм, раскосы под 35 градусов, трубы, длины всех стержней, где нужны связи и порядок сварки.
Если фермы стоят через 1,5 метра, а снега бывает до 153 кг на квадратный метр, для навеса пролётом 6 метров подойдёт такая ферма. Высота 700 мм, семь стоек, раскосы под углом около 35 градусов. Пояса из трубы 60х60х3, стойки и раскосы из 50х25х2. На одну ферму уходит 4 палки трубы общим весом около 89 кг. Расчёт верен при условиях: фермы связаны между собой, прогоны лежат над узлами, ферма опирается на столбы крайними стойками, сталь с пределом текучести не меньше 205 (есть в сертификате). Крепление ферм к столбам, сами столбы и связи мы не считали. Окончательные размеры труб считает проектировщик по строительным нормам (СП 16 и СП 20).
Пояса это верхняя и нижняя длинные трубы фермы. Между ними стоят стойки, вертикальные, и раскосы, косые. Все трубы фермы вместе называют стержнями. Узел это место, где стойка или раскос приварены к поясу. Прогоны лежат поперёк ферм, на них крепят профлист. Шаг ферм это расстояние между соседними фермами.
Сколько снега закладывать
В Москве, Дмитрове и Коломне нормы дают 148 кг снега на квадратный метр, в Серпухове 153, в Сергиевом Посаде 164, в Клину 189. Для других мест цифру берут по карте снеговых районов в СП 20. Весь расчёт ниже сделан на 153 кг. Для Сергиева Посада, Клина и мест, где снега больше, эта ферма без пересчёта не подходит.
Почему ферма лучше одной трубы
Ферма раскладывает нагрузку по стержням. Верхний пояс сжимается, нижний растягивается. Стойки и раскосы держат пояса на расстоянии друг от друга.
Высота фермы и угол раскосов
Высоту фермы часто берут около восьмой части пролёта. Для 6 метров это около 750 мм. Это привычный ориентир, в нормах такой цифры нет. Мы взяли 700 мм по осям поясов, то есть между серединами труб, и проверили расчётом. При шаге ферм 1,5 метра под полным снегом ферма прогнётся примерно на 2 мм, нормы разрешают 30 мм.
Угол раскоса к поясу учебники советуют от 35 до 45 градусов, если в каждом промежутке между стойками один раскос. Для фермы без стоек, где раскосы идут зигзагом, от 45 до 50 градусов. У нашей фермы стойки стоят через 996 мм, угол выходит около 35 градусов.
Если делаете ферму ниже, ставьте стойки чаще. При высоте 600 мм и расстоянии между стойками 1000 мм угол всего 31 градус. При расстоянии 750 мм он около 39 градусов.
Раскосы ставьте так, чтобы от опоры они шли вниз к середине. Тогда под снегом длинные раскосы растянуты, а сжаты короткие стойки. Длинная тонкая труба на сжатие выгибается вбок, а на растяжение держит хорошо.
Какие трубы и почему
| Элемент | Труба | Сколько |
|---|---|---|
| Верхний и нижний пояс | 60х60х3 | 2 шт |
| Стойки | 50х25х2 | 7 шт, стороной 50 мм поперёк фермы |
| Раскосы | 50х25х2 | 6 шт, стороной 50 мм поперёк фермы |
Раскос приваривают к стенке пояса. Он должен быть уже пояса, чтобы по бокам легли швы. И не слишком узким: для пояса шириной 60 мм не уже 36 мм. Раскос в 50 мм как раз помещается. Узкой стороной 25 мм он идёт вдоль фермы. Тогда у пояса между стойкой и раскосом остаётся около 8 мм, и два сварных шва шириной по 2,4 мм туда помещаются.
Частая схема из пояса 60х40, уложенного широкой стороной вниз, и раскосов 40х20 так не собирается. Если средние линии труб сходятся в одной точке, между стойкой и раскосом у пояса остаётся около 1 мм, на два шва места нет. Трубы можно развести, сдвинув их средние линии, но такой сдвиг должен посчитать проектировщик.
По нашей прикидке при шаге ферм 1,5 метра сами трубы держат больше чем втрое того, что на них ложится. Самое слабое место у опоры: крайняя стойка там, где она приварена к нижнему поясу, и её шов. Там запас около 1,3 раза.
Прочность стали мы брали самую низкую из тех, что допускает стандарт на профильную трубу. Посмотрите в сертификате на трубу строку «предел текучести»: цифра должна быть не меньше 205.
Ветер и связи между фермами
Ветер лёгкий навес ещё и поднимает. Под пологой крышей из профлиста он тянет её вверх сильнее, чем она весит, даже в посёлке. Тогда то, что было растянуто, начинает сжиматься. Раскос длиной 1,2 метра на сжатие выдерживает. А нижний пояс длиной 6 метров для сжатия слишком гибкий, нормы такой не разрешают.
Поэтому ферму приваривают или прикручивают к столбу. Просто положить её нельзя: ветер поднимет. И фермы связывают между собой:
- В одном промежутке между фермами ставят крестовую связь по верхним поясам, то есть две трубы или прутка крест-накрест. К ней крепят прогоны, а профлист прикручивают в каждую волну. Так верх всех ферм держится на месте.
- Посередине по нижним поясам ставят продольную связь, то есть трубу вдоль навеса через все фермы. Ей нужно во что-то упереться: в вертикальный крест посередине того же промежутка (от верха одной фермы к низу соседней) или в стену, или в столб.
- Пока прогоны не закреплены, верх фермы свободен на все 6 метров, это слишком гибко даже для монтажа. Ставьте временные распорки, то есть трубы между фермами, и сразу крепите прогоны.
Размеры труб для связей и их расположение подбирает проектировщик. Например, одна диагональ креста на весь промежуток 6 на 1,5 метра длиннее палки, а труба 50х25 для неё слишком гибкая.
Раскладка стержней
«По осям» значит от середины одной трубы до середины другой. Режут трубы короче.
| Стержень | Труба | Шт | По осям, мм | Отрезать, мм |
|---|---|---|---|---|
| Пояса | 60х60х3 | 2 | 6000 пояс, 5975 между осями крайних стоек | 6000 |
| Стойки | 50х25х2 | 7 | 700 | 640 |
| Раскосы | 50х25х2 | 6 | 1217 | 1113 |
Ферма для пролёта 6 м: трубы, количество и длины стержней по осям и для резки.
Пояс сначала обрезают ровно в 6000 мм: палка по стандарту может быть длиннее до 60 мм. Крайние стойки ставят заподлицо, то есть вровень с торцами пояса. Оси стоек размечают от торца: 12,5; 1008; 2004; 3000; 3996; 4992 и 5987,5 мм.
Стойка стоит между стенками поясов, поэтому её режут на 640 мм. Оба торца раскоса режут параллельно друг другу, угол между резом и трубой 35 градусов. На шкале торцовочной пилы это 55 градусов. Или по разметке: на узкой стороне трубы отложите 36 мм вдоль трубы и режьте болгаркой. По любой кромке раскоса выходит 1113 мм.
Раскрой с малыми обрезками такой. Две палки 60х60х3 идут на пояса целиком. Из одной палки 50х25х2 режут пять раскосов подряд, из второй один раскос и семь стоек. На пять ферм для навеса 6 на 6 нужно 10 палок 60х60х3 и 10 палок 50х25х2.
Узлы и сварка
- Оси пояса, стойки и раскоса сходятся в одной точке. Если их разнести, пояс начинает гнуться, и это считает проектировщик.
- Прогоны кладите над узлами. Прогон между узлами нормы не запрещают, но тогда пояс надо проверять на изгиб. Для этой фермы мы такую проверку не делали.
- Раскос приставляйте к поясу без зазора. Для сварки электродом стенок 2 и 3 мм стандарт допускает щель до 1 мм.
- Катет шва, то есть насколько шов заходит на стенку, делайте 2-2,4 мм. Больше 2,4 мм для стенки 2 мм нормы не разрешают. Тоньше 2 мм у опоры не хватит прочности, наш расчёт сделан на 2,4 мм.
- Швы сплошные, без щелей, торцы труб заглушены. Вода не должна попадать внутрь и скапливаться. Снаружи грунт и краска.
Сборка, чтобы ферму не повело
- Сделайте кондуктор: ровный стол или площадку с упорами, где ферма размечена в натуральную величину.
- На пояса берите самые прямые палки. Стандарт допускает изгиб до 6 мм на палку 6 метров. Проверьте натянутой ниткой.
- Соберите всю ферму на прихватках, то есть коротких швах, которые только держат детали.
- Варите узлы по очереди слева и справа. Это практика мастеров, а нормы требуют варить так, чтобы меньше вело, и доводить каждый шов без перерыва.
- Перед тем как класть шов поверх прихватки, зачистите её.
- Ферму на одних прихватках не переносите и не переворачивайте.
Плоский навес
Обычно навес ставят с уклоном: передние столбы выше задних, и вода стекает. Если нужна совсем плоская крыша, ферму собирают с подъёмом, то есть середину делают выше концов. По нормам для нашей фермы это около 32 мм. Тогда длины стоек и раскосов отличаются от таблицы, их даёт расчёт.
Шаг ферм
Полностью мы проверили только шаг 1,5 метра. При шаге 2 метра швы у опоры работают на пределе. При шаге 3 метра крайняя стойка у пояса не выдерживает. Такой шаг считает проектировщик.
Прогоны при шаге 1,5 метра берите 60х40х2, стоя: высокой стороной вверх, через 1 метр над узлами. Столбы навеса разобраны в статье про навес из профильной трубы.
Когда нужен проектировщик
Надёжнее всего заказать расчёт фермы проектировщику. Без инженера точно никак, если пролёт больше 6 метров, шаг ферм больше 1,5 метра, навес пристроен к дому, стоит на открытом месте или снега у вас больше 153 кг.
Трубы из примера есть в каталоге профильной трубы. Продаём палками по 6 метров и режем в размер. Возим по Москве и области, самовывоз в Реутове.
Источники
- СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции» (действует, с Изм. № 1-6; Изм. № 6 утв. приказом Минстроя от 09.12.2024 № 844/пр). Табл. 32, поз. 1а, 2а, 3 и табл. 33: предельная гибкость сжатых и растянутых элементов ферм. Табл. 24: расчётные длины элементов ферм, из плоскости между узлами, закреплёнными связями, прогонами, настилом. Табл. 33, поз. 5: предельная гибкость прочих связей. П. 7.1.3, табл. 7: коэффициент устойчивости, труба тип «а». Табл. 3: коэффициент надёжности по материалу 1,05. Табл. 39: коэффициент для ручной сварки 0,7. Табл. Г.2: расчётное сопротивление угловых швов для электродов Э42 180 Н/мм2. П. 14.1.7: катет углового шва не более 1,2 толщины более тонкого элемента. П. 15.2.1: оси стержней центрируют в узлах, при эксцентриситетах и нагрузке вне узлов учитывают изгиб. П. 15.2.2: узлы считают шарнирными при отношении высоты сечения к длине не более 1/10. П. 15.2.5: узлы без фасонок проверяют на продавливание стенки пояса. П. 15.2.6: строительный подъём при плоской кровле равен прогибу от суммарной нормативной нагрузки плюс 1/200 пролёта.
- СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» (действует, с Изм. № 1-6, последнее утв. приказом Минстроя от 05.09.2024 № 597/пр). П. 10.2, табл. 10.1: III снеговой район 1,5 кН/м2. Прил. К, табл. К.1: Москва, Дмитров, Коломна 1,45; Серпухов 1,50; Сергиев Посад 1,60; Клин 1,85 кН/м2. Прил. Б, табл. Б.1: коэффициент формы 1 при уклоне до 30 градусов. П. 10.12: коэффициент надёжности по снегу 1,4. П. 10.4, прим. 4: коэффициент 1,1 для прогонов. Табл. 7.1 и п. 7.3: коэффициенты 1,05 и 0,9 для веса металла. Прил. Д, табл. Д.1, поз. 2а: предельный прогиб при пролёте 6 м одна двухсотая пролёта. Табл. 11.1, 11.2, п. 11.4, прил. В, п. В.1.10, табл. В.4: ветровое давление, тип местности, коэффициент 1,4, отрицательные коэффициенты для навесов.
- СП 294.1325800.2017 «Конструкции стальные. Правила проектирования» (действует, с Изм. № 1-3). П. 14.3.1 и 14.3.2.1: узлы проверяют по стенке пояса, элементу решётки и швам. П. 14.3.2.2-14.3.2.3, ф. (86), (87): стенка пояса. П. 14.3.2.5, ф. (89), (90): элемент решётки у примыкания. П. 14.3.2.6, ф. (91), (92): сварные швы. П. 14.5.2-14.5.5: соотношения размеров поясов и решётки, место под два шва. , сводный текст с Изм. 1-3: https://base.garant.ru/71750576/
- СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» (действует, с Изм. № 1, 3-7; Изм. № 7 утв. приказом Минстроя от 06.02.2025 № 66/пр). П. 10.1.16: общий принцип, порядок сварки для снижения остаточных напряжений и деформаций, сварка без перерыва, швы поверх прихваток после их зачистки. П. 10.2.3: сварка после проверки сборки в приспособлениях, перенос и кантовка на одних прихватках не допускается.
- СП 28.13330.2017 «Защита строительных конструкций от коррозии» (действует). П. 9.2.2: элементы из труб и замкнутых профилей с герметичными швами и заваркой торцов; на открытом воздухе при условии отвода воды с мест её скопления.
- ГОСТ 30245-2003 «Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные и прямоугольные для строительных конструкций» (действует по реестру Росстандарта; ГОСТ 30245-2012 в РФ в действие не введён, приказ Росстандарта от 31.08.2018 № 549-ст). Табл. 1 и 2: сечения 60х60х3, 50х25х2, 60х40х2, 60х40х3, 40х40х2, 100х50х3. П. 3.8: отклонение мерной длины до плюс 60 мм. П. 4.3: кривизна не более 1 мм на 1 м длины. П. 4.2: марка стали указывается в заказе.
- ГОСТ 32931-2015 «Трубы стальные профильные для металлоконструкций. Технические условия» (действует по реестру Росстандарта). Табл. 1: низший класс прочности КП205, предел текучести 205 Н/мм2.
- ГОСТ 5264-80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры» (действует, с Изм. № 1). Соединение Т1: тавровое, шов односторонний, без скоса кромок, толщина 2-40 мм; зазор при толщине от 2 до 3 мм номинально 0, допуск плюс 1 мм.
- Файбишенко В. К. «Металлические конструкции: учебное пособие для вузов». М.: Стройиздат, 1984. Гл. «Стропильные фермы»: фермы с параллельными поясами наиболее просты в изготовлении; рациональный угол наклона раскосной решётки к нижнему поясу 35-45 градусов, треугольной 45-50; раскосы нисходящие растянутые, стойки сжатые.
- Высота фермы около 1/8 пролёта как практический ориентир (не норма)
- Каталог metallider.ru на дату публикации: наличие, длина 6 м, вес метра и стандарт ГОСТ 30245-2003 по карточкам товаров: 60х60х3 5,25 кг/м, 50х25х2 2,17 кг/м, 60х40х2 2,96 кг/м, 60х40х3 4,30 кг/м, 100х50х3 6,66 кг/м.
