Cum se face ferme dintr-o țeavă de profil - opțiuni de proiectare, selecție de material. Elemente de bază ale calculului și sudării unei ferme dintr-o țeavă de profil Calcul ferme grele

Studiul acestor probleme este necesar în viitor pentru a studia dinamica mișcării corpurilor, luând în considerare frecarea de alunecare și frecarea de rulare, dinamica centrului de masă al unui sistem mecanic, momentele cinetice, pentru a rezolva problemele din disciplină. "Rezistența materialelor".

Calculul fermei. Conceptul de fermă. Calcul analitic al fermelor plate.

Fermă numită structură rigidă de tije drepte legate la capete prin balamale. Dacă toate barele unei ferme se află în același plan, se spune că strânsul este plat. Joncțiunile tijelor de împletire sunt numite noduri. Toate sarcinile externe ale fermei sunt aplicate numai la noduri. La calculul sarpentei se neglijează frecarea în noduri și greutatea tijelor (comparativ cu sarcinile externe) sau greutățile tijelor sunt distribuite peste noduri.

Apoi, fiecare dintre tije va fi acționată de două forțe aplicate la capete, care, în echilibru, pot fi direcționate numai de-a lungul tijei. Prin urmare, putem presupune că truss rods funcționează numai în tensiune sau compresie. Ne limităm la luarea în considerare a fermelor plate rigide, fără tije suplimentare formate din triunghiuri. În astfel de ferme, numărul de tije k și numărul de noduri n sunt legate prin relație

Calculul fermei se reduce la determinarea reacțiilor de susținere și a forțelor din tijele acesteia.

Forțele de susținere pot fi găsite prin metode statice convenționale, considerând ferme ca un întreg ca un corp rigid. Să trecem la determinarea forțelor din tije.

Metoda de tăiere a nodurilor. Această metodă este convenabilă de utilizat atunci când trebuie să găsiți efortul în toate tijele fermei. Se reduce la o luare în considerare secvenţială a condiţiilor pentru echilibrul forţelor care converg în fiecare dintre nodurile ferme. Să explicăm cursul calculelor cu un exemplu specific.

Fig.23

Luați în considerare cel prezentat în fig. 23 și o ferme formată din isoscel identic triunghiuri dreptunghiulare; forțele care acționează asupra fermei sunt paralele cu axa Xși sunt egale: F 1 \u003d F 2 \u003d F 3 \u003d F \u003d 2.

Noduri în această fermă n= 6 și numărul de tije k= 9. Așadar, relația este satisfăcută și sarpante este rigidă, fără tije suplimentare.

Compilând ecuațiile de echilibru pentru fermă în ansamblu, constatăm că reacțiile suporturilor sunt direcționate, așa cum se arată în figură, și sunt egale numeric;

Y A = N = 3/2F = 3H

Să trecem la determinarea forțelor din tije.

Numerotăm nodurile ferme cu cifre romane, iar tijele în arabă. Efortul dorit va fi notat S 1 (în tija 1), S 2 (în tija 2), etc. Să tăiem mental toate nodurile împreună cu tijele care converg în ele din restul fermei. Acțiunea părților aruncate ale tijelor va fi înlocuită cu forțe care vor fi direcționate de-a lungul tijelor corespunzătoare și sunt numeric egale cu eforturile dorite. S 1 , S 2.

Reprezentăm toate aceste forțe simultan în figură, direcționându-le de la noduri, adică luând în considerare toate tijele care urmează să fie întinse (Fig. 23, a; imaginea reprezentată trebuie imaginată pentru fiecare nod așa cum se arată în Fig. 23, b). pentru nodul III). Dacă, în urma calculului, valoarea forței în orice tijă se dovedește a fi negativă, aceasta va însemna că această tijă nu este întinsă, ci comprimată. Denumiri de litere pentru forțele care acționează de-a lungul tijelor, nici fig. 23 nu intrări, deoarece este clar că forțele care acționează de-a lungul tijei 1 sunt numeric egale S 1, de-a lungul tijei 2 sunt egale S 2 etc.

Acum, pentru forțele care converg la fiecare nod, compunem secvențial ecuațiile de echilibru:

Pornim de la nodul 1, unde două tije converg, deoarece doar două forțe necunoscute pot fi determinate din cele două ecuații de echilibru.

Compilând ecuațiile de echilibru pentru nodul 1, obținem

F 1 + S 2 cos45 0 = 0, N + S 1 + S 2 sin45 0 = 0.

De aici găsim:

Acum știind S 1, mergeți la nodul II. Pentru el, ecuațiile de echilibru dau:

S 3 + F 2 \u003d 0, S 4 - S 1 \u003d 0,

S 3 \u003d -F \u003d -2H, S 4 \u003d S 1 \u003d -1H.

După ce am definit S 4, compunem ecuațiile de echilibru într-un mod similar, mai întâi pentru nodul III și apoi pentru nodul IV. Din aceste ecuații găsim:

În sfârșit, să calculez S 9 alcătuim o ecuație pentru echilibrul forțelor convergente la nodul V, proiectându-le pe axa By. Obținem Y A + S 9 cos45 0 = 0 de unde

A doua ecuație de echilibru pentru nodul V și două ecuații pentru nodul VI pot fi compilate ca verificare. Pentru a găsi forțele din tije, aceste ecuații nu au fost necesare, deoarece în locul lor, au fost utilizate trei ecuații de echilibru pentru întreaga ferme ca întreg pentru a determina N, X A și Y A.

Rezultatele finale ale calculului pot fi rezumate în tabelul:

După cum arată semnele de forță, tija 5 este întinsă, restul tijelor sunt comprimate; tija 7 nu este încărcată (zero, tijă).

Prezența tijelor zero în ferme, similar cu tija 7, este detectată imediat, deoarece dacă trei tije converg într-un nod neîncărcat de forțe externe, dintre care două sunt direcționate de-a lungul unei linii drepte, atunci forța din a treia tijă este zero. Acest rezultat se obține din ecuația de echilibru în proiecție pe axa perpendiculară pe cele două tije menționate.

Dacă în timpul calculului se întâlnește un nod pentru care numărul de necunoscute este mai mare de două, atunci se poate folosi metoda secțiunilor.

Metoda secțiunii (metoda Ritter). Această metodă este convenabilă de utilizat pentru a determina forțele în tijele individuale, în special pentru calculele de verificare. Ideea metodei este că sarpanta este împărțită în două părți printr-o secțiune care trece prin trei tije, în care (sau într-una dintre acestea) este necesar să se determine forța, iar echilibrul uneia dintre aceste părți este considerată. Acțiunea piesei aruncate este înlocuită de forțele corespunzătoare, direcționându-le de-a lungul tijelor tăiate din noduri, adică considerând tijele a fi întinse (ca în metoda nodurilor tăiate). Apoi alcătuiesc ecuațiile de echilibru, luând centrele momentelor (sau axa proiecțiilor) astfel încât în ​​fiecare ecuație să intre o singură forță necunoscută.

Calculul grafic al fermelor plate.

Calculul fermei prin metoda decupării nodurilor se poate face grafic. Pentru a face acest lucru, mai întâi, determinați reacțiile de sprijin. Apoi, tăind succesiv fiecare dintre nodurile sale din fermă, ei găsesc forțele din tije convergând la aceste noduri, construind poligoane de forță închise corespunzătoare. Toate construcțiile sunt realizate la o scară care trebuie preselectată. Calculele pornesc de la nodul în care converg două tije (altfel nu se vor putea determina forțele necunoscute).

Fig.24

Ca exemplu, luați în considerare ferma descrisă în fig. 24, a. Noduri în această fermă n= 6 și numărul de tije k= 9. In consecinta, relatia este indeplinita si sarpanta este rigida, fara tije suplimentare. Reacțiile de sprijin și pentru ferma considerată sunt descrise împreună cu forțele și așa cum se cunoaște.

Începem determinarea forțelor din tije luând în considerare tijele convergente la nodul I (numerăm nodurile cu cifre romane, iar tijele în arabă). După ce am tăiat mental restul fermei de la aceste tije, renunțăm la acțiunea acesteia asupra părții aruncate și, de asemenea, o înlocuim mental cu forțele și , care ar trebui direcționate de-a lungul tijelor 1 și 2. Din forțele care converg la nodul I , și construim un triunghi închis (Fig. 24, b).

Pentru a face acest lucru, înfățișăm mai întâi o forță cunoscută pe o scară selectată, apoi trasăm linii drepte prin începutul și sfârșitul ei paralele cu tijele 1 și 2. În acest fel, se vor găsi forțele și care acționează asupra tijelor 1 și 2. Apoi vom găsi se consideră echilibrul tijelor convergente la nodul II. Acțiunea asupra acestor tije a părții aruncate a fermei este înlocuită mental de forțele , , și , îndreptate de-a lungul tijelor corespunzătoare; în timp ce forţa ne este cunoscută, întrucât prin egalitatea acţiunii şi reacţiei.

După ce am construit un triunghi închis din forțele care converg la nodul II (începând cu forța), găsim valorile S 3 și S 4 (în acest caz S 4 = 0). În mod similar, se găsesc forțele în tijele rămase. Poligoanele de forță corespunzătoare pentru toate nodurile sunt prezentate în fig. 24b. Ultimul poligon (pentru nodul VI) este construit pentru verificare, deoarece toate forțele incluse în el au fost deja găsite.

Din poligoane construite, cunoscând scara, aflăm amploarea tuturor eforturilor. Semnul forței în fiecare tijă se determină după cum urmează. După ce tăiem mental nodul de-a lungul tijelor care converg în el (de exemplu, nodul III), aplicăm forțele găsite la tăieturile tijelor (Fig. 25); forța îndreptată dinspre nod ( în Fig. 25) întinde tija, iar forța îndreptată spre nod ( și în Fig. 25) o comprimă.

Fig.25

Conform condiției acceptate, atribuim semnul „+” forțelor de tracțiune, iar semnul „-” celor de compresiune. În exemplul considerat (Fig. 25), tijele 1, 2, 3, 6, 7, 9 sunt comprimate, iar tijele 5, 8 sunt întinse.

Ferme din țeavă de profil. Din punct de vedere structural, astfel de ferme sunt structuri metalice constând din tije individuale și având o formă de zăbrele. Fermele se deosebesc de structurile din grinzi solide prin costuri mai mici și intensitate mai mare a muncii. Pentru a conecta țevile profilate, se pot folosi atât metoda sudată, cât și niturile.

Ferpile cu profil metalic sunt potrivite pentru a crea orice deschidere, indiferent de lungimea lor - dar pentru a putea face acest lucru, structura trebuie calculată cu cea mai mare precizie înainte de asamblare. Dacă calculul fermei metalice a fost corect și toate lucrările de asamblare ale structurilor metalice au fost efectuate corect, atunci fermă finită va trebui doar să fie ridicată și instalată pe cablajul pregătit.

Avantajele utilizării căpriorii metalice

Fermele dintr-o țeavă de profil au multe avantaje, inclusiv:

• Design cu greutate redusă;
• Durată lungă de viață;
• Indicatori excelenti de putere;
• Abilitatea de a crea structuri de configurație complexă;
• Costul acceptabil al elementelor metalice.

Clasificarea fermelor dintr-o conductă profilată

Toate constructii metalice fermele au mai mulți parametri comuni, care asigură împărțirea fermelor în tipuri.

Aceste opțiuni includ:

1. Numărul de curele. Ferpile metalice pot avea o singură centură, iar apoi întreaga structură se va afla într-un singur plan sau două curele. În acest din urmă caz, ferma se va numi spânzurată. Designul fermei suspendate include două curele - superioară și inferioară.
2. Forma. Există o ferme arcuită, dreaptă, cu o singură pantă și cu dublă pantă.
3. Circuit.
4. Unghiul de înclinare.

În funcție de contururi, se disting următoarele tipuri de structuri metalice:

1. Sarpante cu centură paralelă. Astfel de structuri sunt cel mai adesea folosite ca suport pentru amenajarea unui acoperiș din moale materiale de acoperiș. O ferme cu o centură paralelă este creată din aceleași părți cu dimensiuni identice.
2. Șopârlii. Proiectele cu o singură pantă sunt ieftine, deoarece sunt necesare puține materiale pentru a le realiza. Structura finită este destul de durabilă, ceea ce este asigurat de rigiditatea nodurilor.
3. Ferme poligonale. Aceste structuri au o capacitate portantă foarte bună, dar trebuie să plătiți pentru aceasta - structurile metalice poligonale sunt foarte incomod de instalat.
4. ferme triunghiulare. De regulă, fermele cu contur triunghiular sunt utilizate pentru instalarea acoperișurilor situate pe o pantă mare. Printre dezavantajele unor astfel de ferme, este de remarcat numărul mare de costuri inutile asociate cu masa deșeurilor în timpul producției.

Cum se calculează unghiul de înclinare

În funcție de unghiul de înclinare, fermele sunt împărțite în trei categorii:

1. 22-30 de grade. În acest caz, raportul dintre lungimea și înălțimea structurii finite este de 5:1. Ferpile cu o astfel de pantă, fiind ușoare, sunt grozave pentru amenajarea unor deschideri scurte în construcții private. De regulă, fermele cu o astfel de pantă au un contur triunghiular.
2. 15-22 de grade. Într-un design cu o astfel de pantă, lungimea depășește înălțimea de șapte ori. Fermele de acest tip nu pot avea o lungime mai mare de 20 m. Dacă este necesară creșterea înălțimii structurii finite, centura inferioară primește o formă ruptă.
3. 15 sau mai puțin. Cea mai bună opțiuneîn acest caz, vor exista căpriori metalici dintr-o țeavă de profil, conectate sub formă de trapez - rafturile scurte vor reduce efectul îndoirii longitudinale asupra structurii.

În cazul traveelor ​​a căror lungime depășește 14 m este necesar să se utilizeze bretele. Centura superioara trebuie sa fie echipata cu un panou de aproximativ 150-250 cm lungime.Cu un numar par de panouri se va obtine o structura formata din doua curele. Pentru deschideri mai mari de 20 m, structura metalică trebuie să fie întărită cu elemente de sprijin suplimentare legate prin stâlpi de susținere.

Dacă trebuie să reduceți greutatea structurii metalice finite, ar trebui să acordați atenție fermei Polonso. Include două sisteme de formă triunghiulară care sunt conectate prin strângere. Folosind această schemă, puteți face fără bretele de dimensiuni mari în panourile din mijloc.

La crearea fermelor cu o pantă de aproximativ 6-10 grade pt acoperisuri de magazie trebuie să vă amintiți că structura finită nu trebuie să aibă o formă simetrică.

Calculul unei ferme metalice

La calcul, este necesar să se țină cont de toate cerințele pentru structurile metalice standardele de stat. Pentru a crea cele mai eficiente și design robust, este necesar în etapa de proiectare să se pregătească un desen de înaltă calitate, care să afișeze toate elementele fermei, dimensiunile lor și caracteristicile conexiunii cu structura de susținere.

Înainte de a calcula o ferme pentru un baldachin, ar trebui să vă decideți asupra cerințelor pentru o ferme finită și apoi să începeți de la economii, evitând costurile inutile. Înălțimea fermei este determinată de tipul de podea, greutatea totală a structurii și posibilitatea deplasării ulterioare a acesteia. Lungimea structurii metalice depinde de panta așteptată (pentru structuri mai lungi de 36 m, va fi necesar și un calcul al liftului clădirii).

Panourile trebuie selectate astfel încât să poată rezista încărcăturilor care vor cădea pe fermă. Bretele pot avea unghiuri diferite, astfel încât acest parametru trebuie luat în considerare și la alegerea panourilor. În cazul grătarelor triunghiulare, unghiul este de 45 de grade, iar cu grătare înclinate - 35 de grade.

Calculul unui acoperiș dintr-o țeavă de profil se termină cu determinarea distanței la care vor fi create nodurile unul față de celălalt. De regulă, acest indicator este egal cu lățimea panourilor selectate. Indicator optim panta suporturilor intregii structuri este de 1,7 m.

Când calculați o ferme cu o singură pantă, trebuie să înțelegeți că, odată cu creșterea înălțimii structurii, capacitatea sa portantă va crește și ea. În plus, dacă este necesar, merită să completați schema de ferme cu mai multe elemente de rigidizare care pot întări structura.

Exemple de calcul

Atunci când alegeți țevi pentru ferme metalice, merită să începeți de la următoarele recomandări:

• Pentru amenajarea structurilor cu o lățime mai mică de 4,5 m sunt potrivite țevi cu o secțiune de 40x20 mm cu o grosime a peretelui de 2 mm;
• Cu o lățime de construcție de 4,5 până la 5,5 m, sunt potrivite țevi cu profil pătrat de 40 mm cu perete de 2 mm;
• Pentru structuri metalice dimensiune mai mare sunt potrivite aceleasi tevi ca in cazul precedent, dar cu perete de 3 mm, sau tevi cu sectiune de 60x30 mm cu perete de 2 mm.

Ultimul parametru, căruia trebuie acordată atenție la calcul, este costul materialelor. În primul rând, trebuie să luați în considerare costul țevilor (reținând că prețul țevilor este determinat de greutatea lor, nu de lungime). În al doilea rând, merită să întrebați despre costul lucrărilor complexe de fabricare a structurilor metalice.

Recomandări pentru selecția țevilor și fabricarea structurilor metalice

Înainte de a găti ferme și de a selecta cele mai bune materiale pentru construcția viitoare, ar trebui să vă familiarizați cu următoarele recomandări:

• Când se studiază gama de țevi disponibile pe piață, merită să se acorde preferință produselor dreptunghiulare sau pătrate - prezența rigidizatoarelor crește semnificativ rezistența acestora;
• Atunci când alegeți țevi pentru sistemul de căpriori, cel mai bine ar fi să optați pentru produse din oțel inoxidabil din oțel de înaltă calitate (dimensiunile țevilor sunt determinate de proiect);
• La instalarea elementelor principale ale fermei se folosesc chinuri și colțuri duble;
• În coardele superioare, grinzile I cu laturi diferite sunt de obicei folosite pentru a conecta cadrul, dintre care cel mai mic este necesar pentru andocare;
• Pentru montarea centurii inferioare, colțurile cu laturile egale sunt destul de potrivite;
• Elementele principale ale structurilor de dimensiuni mari sunt atașate între ele cu plăci de deasupra capului;
• Bretele sunt montate la un unghi de 45 de grade, iar rafturile sunt montate la o înclinare de 90 de grade.
• Atunci când o ferme de metal pentru un baldachin este sudată, merită să vă asigurați că fiecare sudură este suficient de fiabilă (citiți și: "");
• După sudare, elementele structurale metalice rămân acoperite cu compuși de protecție și vopsea.

Concluzie

Structurile pentru țevi profilate sunt destul de versatile și potrivite pentru rezolvarea unei game largi de sarcini. Fabricarea fermelor nu poate fi numită simplă, dar dacă abordați toate etapele de lucru cu toată responsabilitatea, atunci rezultatul va fi un design fiabil și de înaltă calitate.

Folosind o țeavă de profil pentru montarea fermelor, puteți crea structuri proiectate pentru sarcini mari. Structurile metalice ușoare sunt potrivite pentru construcția de structuri, amenajarea cadrelor pentru coșuri, instalarea suporturilor de acoperiș și a copertinelor. Tipul și dimensiunile fermelor sunt determinate în funcție de specificul de utilizare, fie că este vorba gospodărie sau zona industriala. Este important să se calculeze corect țeava de profil, altfel structura ar putea să nu reziste la sarcinile operaționale.

Baldachin din ferme arcuite

Tipuri de fermă

Ferpile metalice laminate cu țevi necesită o forță de muncă intensivă pentru a instala, dar sunt mai economice și mai ușoare decât structurile cu grinzi solide. O țeavă profilată, care este realizată dintr-o țeavă rotundă prin prelucrare la cald sau la rece, în secțiune transversală are forma unui dreptunghi, pătrat, poliedru, oval, semioval sau plat-oval. Cel mai convenabil este să montați ferme din țevi pătrate.

Ferma este o structură metalică, care include curelele superioare și inferioare, precum și grătarul dintre ele. Elementele de zăbrele sunt:

• stand - situat perpendicular pe ax;
• contravântuire (strut) - instalată în unghi față de axă;
• sprengel (struntă auxiliară).

Elemente structurale ferme metalice

Fermele sunt proiectate în primul rând pentru a acoperi travele. Datorită nervurilor de rigidizare, acestea nu se deformează nici la utilizarea structurilor lungi pe structuri cu deschideri mari.

Fabricarea fermelor metalice se realizează pe sol sau în condiții de producție. Elementele din țevile modelate sunt de obicei fixate împreună cu o mașină de sudură sau cu nituire; pot fi folosite eșarfe și materiale pereche. Pentru a monta cadrul copertinei, vizierului, acoperișului construcție capitală, fermele finite sunt ridicate și atașate de hamul superior conform marcajelor.

Folosit pentru a acoperi trepte diverse opțiuni ferme metalice. Designul poate fi:

• aplecat;
• fronton;
• Drept;
• arcuit.

Ferpile triunghiulare realizate dintr-o țeavă de profil sunt folosite ca căpriori, inclusiv pentru montarea unui baldachin simplu. Structurile metalice sub formă de arcade sunt populare datorită aspectului lor estetic. Dar structurile arcuite necesită maxim calcule precise, deoarece sarcina pe profil trebuie distribuită uniform.

Sarpă triunghiulară pentru construcție cu o singură pantă

Caracteristici de design

Alegerea designului fermelor de baldachin dintr-o țeavă de profil, copertine, sisteme de ferme sub acoperiș depinde de sarcinile operaționale calculate. Numărul de curele diferă:

• suporturi ale căror componente formează un singur plan;
• structuri suspendate, care includ centura superioară și inferioară.

În construcții pot fi folosite ferme cu contururi diferite:

• cu o centură paralelă (cea mai simplă și mai economică opțiune, asamblată din elemente identice);
• triunghiular cu un singur pas (fiecare nod de sprijin se caracterizează printr-o rigiditate crescută, datorită căreia structura rezistă la sarcini externe grave, consumul de material al fermelor este mic);
• poligonală (rezistă la sarcinile de la pardoseli grele, dar sunt dificil de instalat);
• trapezoidal (similar ca caracteristici cu ferme poligonale, dar această opțiune este mai simplă în design);
• fronton triunghiular (folosit pentru construirea unui acoperiș cu pante abrupte, caracterizat prin consum mare de material, există o mulțime de deșeuri în timpul instalării);
• segmentar (potrivit pentru structuri cu un acoperiș din policarbonat translucid, instalarea este complicată din cauza necesității de a realiza elemente arcuite cu geometrie ideală pentru distribuția uniformă a sarcinilor).

Contururile curelelor de ferme

În conformitate cu unghiul de înclinare, fermele tipice sunt împărțite în următoarele tipuri:

Bazele calculului

Înainte de a calcula ferma, este necesar să alegeți o configurație adecvată a acoperișului, luând în considerare dimensiunile structurii, numărul optim și unghiul de înclinare a versanților. De asemenea, ar trebui să determinați ce contur al curelelor este potrivit pentru opțiunea de acoperiș selectată - aceasta ia în considerare toate sarcinile operaționale de pe acoperiș, inclusiv precipitațiile, sarcina vântului, greutatea persoanelor care efectuează lucrări la amenajarea și întreținerea unui baldachin dintr-un țeavă de profil sau acoperiș, instalarea și repararea echipamentelor pe acoperiș.

Pentru a calcula o ferme dintr-o țeavă de profil, este necesar să se determine lungimea și înălțimea structurii metalice. Lungimea corespunde distanței pe care trebuie să o parcurgă structura, în timp ce înălțimea depinde de unghiul de înclinare proiectat al pantei și de conturul selectat al structurii metalice.

Calculul baldachinului se rezumă în cele din urmă la determinarea decalajelor optime între nodurile fermei. Pentru a face acest lucru, este necesar să se calculeze sarcina pe structura metalică, să se calculeze conducta de profil.

Cadrele de acoperiș calculate incorect reprezintă o amenințare pentru viața și sănătatea umană, deoarece structurile metalice subțiri sau insuficient de rigide pot să nu reziste la sarcini și să nu se prăbușească. Prin urmare, se recomandă să încredințați calculul unei ferme metalice unor profesioniști familiarizați cu programe specializate.

Dacă se decide să efectuați calculele pe cont propriu, trebuie să utilizați datele de referință, inclusiv rezistența țevii la îndoire, să fiți ghidat de SNiP. Este dificil să se calculeze corect designul fără cunoștințele relevante, prin urmare, se recomandă să găsiți un exemplu de calcul al unei ferme tipice cu configurația dorită și să înlocuiți valorile necesare în formulă.

În etapa de proiectare, se întocmește un desen al unei ferme dintr-o țeavă de profil. Desenele pregătite care indică dimensiunile tuturor elementelor vor simplifica și accelera fabricarea structurilor metalice.

Desen dimensional

Calculăm ferma dintr-o țeavă cu profil de oțel

1. Se determină dimensiunea deschiderii clădirii de acoperit, se selectează forma acoperișului și unghiul optim de înclinare a pantei (sau pantelor).
2. Sunt selectate contururile adecvate ale curelelor cu structuri metalice, ținând cont de scopul clădirii, de forma și dimensiunea acoperișului, de unghiul de înclinare și de sarcinile așteptate.
3. După calcularea dimensiunilor aproximative ale fermei, ar trebui să se determine dacă este posibil să se fabrice structuri metalice în fabrică și să le livreze la șantier pe șosea sau dacă sudarea fermelor dintr-o țeavă de profil va fi efectuată direct pe șantier datorită la lungimea şi înălţimea mare a structurilor.
4. În continuare, trebuie să calculați dimensiunile panourilor, pe baza indicatorilor de încărcare în timpul funcționării acoperișului - constant și periodic.
5. A determina inaltime optima structurile din mijlocul travei (H), utilizați următoarele formule, unde L este lungimea zăbrelei:
   • pentru curele paralele, poligonale și trapezoidale: H=1/8×L, în timp ce panta centurii superioare trebuie să fie de aproximativ 1/8×L sau 1/12×L;
   • pentru structuri metalice triunghiulare: H=1/4×L sau H=1/5×L.
6. Unghiul de instalare al bretelelor cu zăbrele este de la 35° la 50°, valoarea recomandată este de 45°.
7. Următorul pas este determinarea distanței dintre noduri (de obicei corespunde lățimii panoului). Dacă lungimea deschiderii depășește 36 de metri, este necesar să se calculeze ridicarea clădirii - o îndoire susprimată din spate care acționează asupra structurii metalice sub sarcini.
8. Pe baza măsurătorilor și calculelor, se pregătește o schemă, conform căreia fermele vor fi fabricate dintr-o țeavă profilată.

Producția unei structuri dintr-o țeavă profilată

Pentru a asigura acuratețea necesară a calculelor, utilizați calculator de constructii– un program special potrivit. În acest fel, puteți compara calculele proprii și cele software pentru a evita o discrepanță mare de dimensiune!

Structuri arcuite: exemplu de calcul

Pentru a suda o ferme pentru un baldachin sub forma unui arc folosind o țeavă de profil, este necesar să se calculeze corect structura. Luați în considerare principiile de calcul folosind exemplul unei structuri propuse cu o deschidere între structurile de susținere (L) de 6 metri, o treaptă între arcade de 1,05 metri, o înălțime a fermei de 1,5 metri - o astfel de ferme arcuită arată estetic plăcut și este capabilă pentru a rezista la sarcini mari. Lungimea săgeții nivel inferior fermă arcuităîn acest caz, este de 1,3 metri (f), iar raza cercului din centura inferioară va fi de 4,1 metri (r). Valoarea unghiului dintre raze: a=105,9776°.

Schema cu dimensiunile baldachinului arcuit

Pentru centura inferioară, lungimea profilului (mn) se calculează prin formula:

mn = π×R×α/180, Unde:

mn este lungimea profilului de la centura inferioară;

π este o valoare constantă (3.14);

R este raza cercului;

α este unghiul dintre raze.

Ca rezultat, obținem:

mn \u003d 3,14 × 4,1 × 106 / 180 \u003d 7,58 m

Nodurile structurii sunt situate în secțiunile centurii inferioare cu un pas de 55,1 cm - este permisă rotunjirea valorii până la 55 cm pentru a simplifica asamblarea structurii, dar parametrul nu trebuie mărit. Distanțele dintre secțiunile extreme trebuie calculate individual.

Dacă deschiderea este mai mică de 6 metri, în loc să sudați structuri metalice complexe, puteți utiliza o grindă simplă sau dublă prin îndoirea elementului metalic sub raza selectată. În acest caz, nu este necesar calculul fermelor arcuite, dar este important să alegeți secțiunea transversală corectă a materialului, astfel încât structura să poată rezista la sarcini.

Conductă profilată pentru montarea fermelor: cerințe de calcul

La structuri prefabricate plafoanele, în primul rând cele de dimensiuni mari, au rezistat testului de rezistență pe întreaga durată de viață, rularea țevilor pentru fabricarea de ferme este selectată pe baza:

• SNiP 07-85 (interacțiunea sarcinii de zăpadă și greutatea elementelor structurale);
• SNiP P-23-81 (pe principiile lucrului cu țevi profilate de oțel);
• GOST 30245 (corespondența dintre secțiunea țevilor de profil și grosimea peretelui).

Datele din aceste surse vă vor permite să vă familiarizați cu tipurile de țevi profilate și să alegeți cea mai bună opțiune, ținând cont de configurația secțiunii și de grosimea peretelui elementelor, caracteristici de proiectare ferme.

Baldachin pentru o mașină dintr-o țeavă

Se recomandă ca fermele să fie realizate din țevi de înaltă calitate; pentru structuri arcuite, este recomandabil să alegeți oțel aliat. Pentru ca structurile metalice să fie rezistente la coroziune, aliajul trebuie să includă un procent mare de carbon. Structurile metalice din oțel aliat nu necesită vopsire suplimentară de protecție.

Știind cum să faceți o zăbrele, puteți monta un cadru de încredere sub un baldachin sau un acoperiș translucid. Este important să țineți cont de o serie de nuanțe.

• Cele mai durabile structuri sunt montate dintr-un profil metalic cu o secțiune sub formă de pătrat sau dreptunghi datorită prezenței a două rigidizări.
• Componentele principale ale structurii metalice sunt fixate împreună folosind colțuri și chinuri duble.
• Când îmbinați părțile cadrului în coarda superioară, este necesar să folosiți colțuri versatile I-beam, în timp ce îmbinarea trebuie făcută pe partea mai mică.
• Conjugarea părților centurii inferioare se fixează cu instalarea colțurilor echilaterale.
• La îmbinarea părților principale ale structurilor metalice de mare lungime, se folosesc plăci de deasupra capului.

Este important să înțelegeți cum să sudați o ferme dintr-o țeavă de profil dacă structura metalică trebuie asamblată direct pe santier. Dacă nu există abilități de sudare, se recomandă să invitați un sudor cu echipament profesional.

Sudarea elementelor de ferme

Rafturile de structuri metalice sunt montate în unghi drept, bretele - la o înclinare de 45 °. În prima etapă, tăiem elemente din conducta de profil în conformitate cu dimensiunile indicate pe desen. Asamblam structura principală pe sol, verificăm geometria acesteia. Apoi gătim cadrul asamblat, folosind colțuri și plăci de suprapunere acolo unde sunt necesare.

Asigurați-vă că verificați rezistența fiecărei suduri. Rezistența și fiabilitatea structurilor metalice sudate, capacitatea portantă a acestora depind de calitatea lor și de precizia amplasării elementelor. Ferpile finite se ridică și se atașează de ham, respectând pasul de instalare conform proiectului.

Mai devreme sau mai târziu, proprietarii unei case private trebuie să construiască un șopron pentru o mașină sau o vacanță de vară, un foișor, un mic gard cu un acoperiș pentru animale de companie, un baldachin peste o grămadă de lemne pe șantier. Pentru ca acoperișul deasupra unei astfel de structuri să fie fixat în siguranță, este necesar să proiectați și să instalați corect structurile metalice de susținere.

Salutăm stimatul nostru cititor și îi oferim un articol despre ce sunt ferme dintr-o țeavă de profil, cum să le calculăm și să le montem corect.

O ferme este o structură de elemente rectilinii interconectate la noduri într-un sistem solid cu o formă geometrică neschimbătoare. Cel mai des găsit modele plate, dar în structurile mari încărcate se folosesc ferme volumetrice (spațiale). Practic, în casele particulare, fermele sunt făcute din lemn și metal. Structurile mici de căpriori, copertine, foișoare sunt realizate din lemn. Dar metal durabil și de înaltă tehnologie - practic material perfect pentru structurile metalice portante.

Pentru fabricarea de structuri complexe aplicați secțiune solidă laminată și țevi. Țevile profilate (pătrate, dreptunghiulare) au o rezistență mai mare la strivire și îndoire, structurile mici pentru casă sunt montate fără utilizarea sudurii, prin urmare, o țeavă de profil este folosită cel mai adesea pentru clădirile imobiliare.

Caracteristicile structurale ale fermelor

Elementele constitutive ale structurii fermei:

• centura.
• Rack - un element vertical care leagă coardele superioare și inferioare.
• Brace (strut).
• Sprengel - bretele de sprijin.
• Decupaje, suprapuneri, eșarfe, nituri, șuruburi - tot felul de materiale auxiliare și de fixare.

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

Tipuri de ferme dintr-o conductă profesională

Fermele sunt subdivizate după conturul benzilor. Există soiuri cu două și trei straturi. În structurile mici, se folosesc ferme mai simple cu două centuri. Fiecare soi are o anumită pantă și înălțime în funcție de lungimea travei și de forma zăbrelei.

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

Fermele se disting și prin tipurile de zăbrele - vezi figură. În clădirile private, cel mai adesea se găsesc grătare triunghiulare și diagonale - mai simple și mai puțin intense în metal. Gratarele triunghiulare sunt de obicei folosite in structuri dreptunghiulare si trapezoidale, grilajele diagonale - in cele triunghiulare.

Înainte de a construi orice structură, ar trebui să decideți asupra alegerii materialului. Când cumpărați un profil metalic sau țevi, ar trebui să examinați cu atenție piesele de prelucrat - pentru fisuri, cochilii, slăbiri, inconsecvențe de-a lungul cusăturii, un număr mare de piese de prelucrat îndoite și îndoite. Când cumpărați materiale galvanizate - este recomandabil să vă asigurați de calitatea acoperirii - dacă există delaminații și căderi.

La cumpărare, trebuie să solicitați o copie a certificatului și o chitanță. Asigurați-vă că grosimea peretelui țevii este menționată în documente. Nu puteți face țevi într-un garaj pe 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 foarte structuri mici uneori se folosește aluminiu și - de obicei în produsele achiziționate (copertine, balansoare). Pentru ridicarea structurilor metalice, pot fi utilizate țevi ale unei secțiuni goale și un profil al unei secțiuni solide (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 ridicată la strivire și alte deformații. Prin urmare, profilele solide pot fi înlocuite cu țevi ondulate mult mai ușoare - acest lucru facilitează foarte mult (de 2 ori sau mai mult) și reduce costul construcției de tip tubular.

Dimensiunile secțiunii conductei sunt selectate în funcție de lungimea travei și 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, este potrivit un profil de 40 × 20x2 mm, cu deschideri de până la 5 m - 40 × 40x3, 60 × 30x3 mm; se întinde mai mult de 5 m - 60 × 40x3, 60 × 60x3 mm. Dacă este planificat un carport pentru două mașini cu o lățime de 8-10 m, atunci profilul va fi necesar de la 60 × 60 la 100 × 100 cu o grosime a peretelui de 3-4 mm. Dimensiunile profilului depind de distanța dintre ferme.

Țevile profesionale ies la vânzare în lungimi de 6 și 12 m. Cu o lungime de 12 m, metalul se consumă mai economic, dar este nevoie de un gabarit de lungime pentru a transporta astfel de țevi. Înainte de a cumpăra materiale, ar trebui să luați în considerare modul în care veți tăia semifabricatele și câte dintre ele se vor potrivi într-o țeavă de 6 m sau 12 m lungime și să calculați de câte secțiuni de țeavă profesională veți avea nevoie.

Este imposibil să ne concentrăm asupra greutății nominale - greutatea este de 1 r.m. într-un anumit lot va diferi de cel nominal și, cel mai probabil, în sus (este mai profitabil pentru vânzători să fabrice produse cu un perete mai gros - prețul este pe tonă). La cumpărarea la greutate, materialul va trebui cumpărat și transportat - iar acestea sunt costuri suplimentare.

Avantajele și dezavantajele diferitelor metale

În practică, pentru țevile cu profil structural se folosesc următoarele tipuri de oțel: 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, mai des sezoniere. Profilele de aluminiu sunt folosite pentru structuri mici.

În mod tradițional, pentru structurile mici dintr-o proprietate privată, pentru construcția de structuri din oțel cu ferme, se folosește oțel carbon St3sp, St3ps, uneori zincat. Un astfel de oțel are o rezistență suficientă pentru a asigura fiabilitatea structurii, practic nu există nicio diferență de rezistență la coroziune pentru toate cele trei tipuri de oțel.

Dacă precipitațiile cad pe structuri, 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, 38XA - conținutul de elemente de aliere din ele este de 2-4% și rezistență la coroziune această sumă nu este afectată).

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 cu revenire poate deforma țevi și, de obicei, nimeni nu face un astfel de tratament termic pe produsele finite. Pe țevi fără sudură recoacerea poate fi efectuată - după recoacere, tensiunile reziduale (călirea) sunt îndepărtate în metal, dar acesta devine mai moale.

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

Dacă asamblarea urmează să fie realizată prin sudare, sudurile vor rugini la fel de repede ca metalul normal neacoperit.. Dar dacă monitorizați cu atenție cusăturile, 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, apoi veți demola magazia - cu atât mai mult, nu vă deranjați, cumpărați țevi obișnuite din oțel carbon fără acoperire.

Dacă intenționați să construiți un șopron foarte mare sau un hangar de lungă durată pe șantier, ar trebui să contactați constructori profesioniști și să faceți un proiect - aceștia vor determina ce oțel alegeți.

Fă-o singur sau comandă

Fermele pentru un baldachin peste o mașină sau un acoperiș de foișor sunt de dimensiuni mici și au un design simplu - cel mai adesea triunghiular, cu mai multe bare și suporturi. De asemenea, puteți finaliza singur un astfel de design dacă aveți cel puțin abilitățile inițiale ale unui sudor și nu vă este frică să învățați noi locuri de muncă.

Dar fabricarea fermelor necesită precizie, prezența unui asistent, o zonă foarte plată în proprietate - pentru amenajarea și sudarea structurilor, prezența unei mașini de sudură și timp. Puteți comanda structuri gata făcute la o fabrică sau o companie de construcții și le puteți monta singur.

Cerințe pentru calculul 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, pasul suporturilor - distanța dintre suporturi.
• Înălțimea suporturilor și a fermelor.
• Forma fermei.
• Posibile caracteristici ale condițiilor geologice (activitate seismică, posibilitatea alunecărilor de teren).
• Greutatea acoperirii.

Ce se întâmplă dacă calculezi greșit

În cazul calculelor incorecte, sunt posibile următoarele consecințe:

• Structurile fermei se vor deforma sub greutatea zăpezii, a frunzișului umed.
• În cel mai nefericit caz, structurile se vor deforma sub propria greutate.
• Întreaga structură se poate prăbuși în cazul vântului puternic.
• Deformarea, mai devreme sau mai târziu, va duce la distrugerea fermei și a întregii structuri, ceea ce este periculos pentru oameni și poate deteriora obiectele de sub baldachin - o mașină, de exemplu.
• O structură fragilă și mobilă va duce la distrugerea acoperișului așezat la fermă.
• Atunci când utilizați un profil prea puternic și greu, costul materialelor și al lucrării în timpul construcției unei structuri metalice crește în mod nerezonabil.

Proiectăm o fermă și elementele ei

Un calcul complet și precis al încărcăturii în fermă, împreună cu diagrame, este complex, iar pentru implementarea acestuia, ar trebui să contactați experții.

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

Pentru structurile foarte mici (acoperă într-un incintă pentru animale, magazie peste un depozit de lemne de foc), este suficientă utilizarea țevilor de 40 × 20 mm cu grosimea peretelui de 2 mm; pentru foișoare și copertine peste mese, grătare sau locuri de odihnă - 40 × 40 mm cu o grosime a peretelui de 3 mm; baldachin peste un loc pentru o mașină - de la 60 × 40 la 100 × 100 mm cu o grosime a peretelui de 3-4 mm.

Dacă există mai multe ferme și suporturi la baldachin și treapta suporturilor este mai mică de 2 m, puteți lua o țeavă mai subțire, dacă există doar 4 suporturi și două ferme și o deschidere de 6-8 m sau mai mult - a unul mai gros.

Sarcinile permise pe ferme sunt prezentate în tabel:

Lățimea deschiderii, m Dimensiunea țevii pe grosimea peretelui, mm	1	2	3	4	5	6
Pentru teava profil
40x40x2	709	173	72	35	16	5
40x40x3	949	231	96	46	21	6
50x50x2	1165	286	120	61	31	14
50x60x3	1615	396	167	84	43	19
60x60x2	1714	422	180	93	50	26
60x60x3	2393	589	250	129	69	35
80x80x3	4492	1110	478	252	144	82
100x100x3	7473	1851	803	430	253	152
100x100x4	9217	2283	990	529	310	185
120x120x4	113726	3339	1484	801	478	296
140x140x4	19062	4736	2069	1125	679	429
Pentru o țeavă dreptunghiulară (când partea mai mare este verticală)
50x25x2	684	167	69	34	16	6
60x40x2	1255	308	130	66	35	17
80x40x2	1911	471	202	105	58	31
80x40x3	2672	658	281	146	81	43
80x60x3	3583	884	380	199	112	62
100x50x4	5489	1357	585	309	176	101
120x80x3	7854	1947	846	455	269	164

Desene și diagrame

La fabricarea structurilor metalice este obligatoriu un desen cu dimensiunile exacte! Acest lucru vă va permite să achiziționați cantitatea potrivită de material, să economisiți timp la asamblarea și pregătirea semifabricatelor și vă va permite să controlați cu ușurință dimensiunile structurii metalice în timpul instalării și structura finită. În acest caz, siguranța dvs. și a gospodăriei dvs. depinde de precizia ansamblului - o clădire care s-a prăbușit de zăpadă sau vânt poate aduce multe probleme.

Fundamentele calculului fermei

Tipurile de ferme depind de forma acoperișului, iar forma acoperișului clădirii din moșie se alege în funcție de scopul și amplasarea structurilor metalice. Consolă și fermele adiacente sunt de obicei realizate cu copertine triunghiulare cu o singură față, de sine stătătoare - cu structuri și arcuri poligonale, triunghiulare, segmentare. Arborurile pot avea un acoperiș cu șase și opt pante sau un acoperiș fantezie cu ferme personalizate.

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, lăzi, greutatea structurilor în sine. Calculele precise sunt 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 de otel. Versiune actualizată a SNiP II-23-81".

Pentru calcule se folosește metoda de tăiere - tăierea nodurilor (secțiuni 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 utilizați gata proiect standard sau recomandările noastre pentru alegerea profilurilor. Nu este prea dificil să asamblați o ferme cu un design simplu trapezoid sau triunghiular și dacă aveți experiență în sudarea și instalarea structurilor metalice auto-asamblare copertine și foișoare este destul de posibil. Dacă doriți să construiți un baldachin 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 afectat în primul rând de unghiul de înclinare al versanților (rampa). Unghiul de înclinare este selectat în primul rând în funcție de forma acoperișului și de amplasarea structurii metalice. Magaziile adiacente clădirilor ar trebui să aibă un unghi de înclinare mai mare al acoperișului - pentru rularea mai rapidă a zăpezii care alunecă de pe acoperiș și apă curgătoare.

Pentru structurile individuale, unghiul de înclinare al acoperișului poate fi mai mic. Unghiul de înclinare depinde și de cantitatea de precipitații care se încadrează în regiunea dvs. - cu cât precipitații sunt mai mari, cu atât ar trebui să fie mai mare unghiul de înclinare al acoperișului. Cu cât acoperișul este mai abrupt, cu atât mai puține precipitații persistă pe el.

O pantă ușoară a pantei - până la 15 ° - este utilizată pe copertine 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 de 1/7 din lungimea travei.

Pantă de la 22 ° la 30 ° - 35 ° - înălțimea pantei este de 1/5 din lungimea travei, cu o astfel de pantă, se folosesc de obicei structuri triunghiulare, uneori cu o centură inferioară ruptă pentru a facilita construcția.

Opțiuni de unghi de bază

Pentru calcul corect cantitatea si lungimea elemente individuale ferme dintr-o țeavă profesională, este necesar să se determine unghiurile de bază dintre elemente. În general, coarda inferioară este perpendiculară pe suporturi, coarda superioară are o înclinare față de orizontală, în funcție de unghiul acoperișului. Unghiul optimînclinarea bretelelor față de orizontală / verticală este de 45 °, stâlpii trebuie să fie strict verticali.

Unghiul exact de înclinare al acoperișului este fie stabilit de proiect, fie se găsește conform rapoartelor 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 de 1/5 din lungimea travei).

După ce ați determinat unghiul exact al acoperișului, determinați lungimea semifabricatelor pentru fabricarea fermei - această informație va fi necesară la efectuarea lucrărilor.

Factori semnificativi de selecție a site-ului

Dacă există posibilitatea de a alege, pentru instalarea structurilor metalice, ar trebui să alegeți o zonă plată care nu este supusă alunecărilor de teren și îmbinării cu apă. Dar în mic parcele de gospodărie cel mai adesea nu există de ales - un carport este amplasat imediat în afara porții, o verandă lângă casă, un foișor în adâncurile site-ului. Este posibil ca locul să fie nivelat, uneori uscat.

Dacă există pericolul de alunecare a straturilor de pământ sau dacă locuiți într-o zonă predispusă la cutremure, proiectarea oricărei structuri de deasupra căsuței ar trebui lăsată în seama profesioniștilor pentru a vă asigura propria siguranță.

Cum se calculează sarcina

Sarcina de zăpadă pe 1 m² de acoperiș se calculează prin SP 20.13330.2017 „Încărcări și impacturi. Versiunea actualizată a SNiP 2.01.07-85" in functie de regiune. Când se calculează, nu aria acoperișului este luată, ci aria proiecției acoperișului pe orizontală. În mod similar, se calculează greutatea lăzii și a acoperișului. Conform desenului, greutatea unei ferme este calculată și înmulțită cu numărul lor.

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

Ușă de intrare și baldachin

Vizoarele peste usa din fata sunt de dimensiuni mici si sunt realizate in consola.

Lățimea vizierei trebuie să fie egală cu lățimea pridvorului + 300 mm pe fiecare parte. În profunzime, baldachinul ar trebui să acopere treptele. Lungimea vizierei 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 \u003d 1,35 m. Plus 250 mm pentru fiecare pas.

De exemplu:

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

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

lățime \u003d 1,2 + 0,3 × 2 \u003d 1,8 m.

Programe gratuite de calcul

• 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 baldachin de sine stătător pentru o mașină de clasă medie (D):

Lățimea vehiculului 1,73 m, lungime 4,6 m.

Lățimea minimă a fermei între suporturi:

1,73 + 1 = 2,73 m, pentru comoditatea deschiderii ușilor, acceptăm 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, puteți instala suporturi în 2 m sau mai puțin. Pentru a facilita structurile de susținere, acceptăm distanța dintre suporturi de 1,5 m.

Acceptăm o formă triunghiulară de acoperiș cu fronton - este cel mai ușor de fabricat și în același timp economic în ceea ce privește consumul de material. Acceptăm unghiul de înclinare al acoperișului ca 30 ° - la acest unghi de înclinare, zăpada și frunzele căzute nu vor rămâne pe acoperiș.

Înălțimea fermei din centru (stâlp central) va fi:

Total: lungimea centurii 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 să folosiți o țeavă pătrată de 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 montajul sarpantelor se efectueaza lucrari la amenajarea amplasamentului, montarea suporturilor, betonarea fundatiilor suporturilor, sudarea braturilor laterale sau a grinzilor laterale. Apoi se montează fermele 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, vopsit de două ori. Nu vopsiți locuri pentru sudarea fermelor pe suporturi. Este posibil să se efectueze aceste lucrări după instalarea fermelor, dar este incomod să vopsiți la înălțime.
• Fermele se ridică, se instalează pe suporturi, se verifică unghiurile și orizontalitatea, se sudează pe suporturi. Aceste lucrări sunt efectuate de o echipă formată din mai multe persoane.
• Vopsea peste suduri.
• Montați lada, așezați acoperișul.

Cum se sudează ferme

Fermele sunt asamblate pe o zonă plană. Înainte de asamblare, piesele de prelucrat sunt tăiate, curățate de rugină, iar bavurile sunt șlefuite pe secțiuni. Elementele fermei se fixează cu cleme, se verifică dimensiunile, unghiurile, planeitatea. Structura este sudată pe o parte, lăsată să se răcească, răsturnată pe cealaltă parte. Scoateți clemele și fierbeți a doua parte. Apoi măcinați rola pe cusătură. Puteți vedea caracteristicile sudării în ferme în videoclipul nostru:

Dacă aveți puține abilități de sudor și montator, puteți comanda fabricarea unei ferme într-o organizație sau echipă specializată.

Concluzie

Instalarea unui baldachin, instalarea fermelor este o muncă complexă și 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 și profesioniștii au nevoie de control. Ne luăm rămas bun de la stimatul nostru cititor și sperăm că articolul nostru vă va ajuta să înțelegeți tipurile de ferme, alegerea designului, materialului și procedura de construire a șopronelor și arborelor pe site-ul dvs. Abonați-vă la newsletter-ul nostru, aduceți prieteni, distribuiți informații interesante cu interlocutorii din rețelele de socializare.

Ministerul Științei și Educației Federația Rusă Agenția Federală pentru Educație Instituție de învățământ de stat

superior învăţământul profesional„Universitatea de Stat de Construcții Rostov”

CALCULUL FERMELOR PLATE

Instrucțiuniși sarcini de control pentru studenții prin corespondență

Rostov-pe-Don

Calculul fermelor plate: Instructiuni metodologice si sarcini de control pentru studentii catedrei corespondenta.- Rostov-pe-Don: Rost. stat construieste. un-t, 2006 - 23 p.

Conceput pentru studenții departamentului de corespondență de toate specialitățile. Sunt date diverse metode se analizează calculul fermelor plate și soluțiile de exemple tipice.

Alcătuit de: T.V. Vilenskaya S.S. Savchenkova

Revizor: npof. I.F. Khrjiyants

Editor N.E. Gladkikh Templan 2006, poz. 171

Semnat pentru publicare la 24 mai 2006. Format 60x84/16. Hartie de scris. Risograf. Uch.-ed. l.. 1.4. Tiraj 100 de exemplare. Comanda Centrul editorial si editorial RSSU

344022, Rostov n/a, str. Socialist, 162

© Universitatea de Stat de Inginerie Civilă Rostov, 2006

INTRODUCERE

În construcția de poduri, macarale și alte structuri se folosesc structuri numite ferme.

O fermă este o structură formată din tije legate între ele la capete prin balamale și formând un sistem neschimbător din punct de vedere geometric.

Îmbinările articulate ale tijelor de împingere se numesc nodurile sale. Dacă axele tuturor tijelor se află în același plan, atunci armatura se numește plată.

Vom lua în considerare numai ferme plate. Presupunem că sunt îndeplinite următoarele condiții:

1) toate truss rods sunt drepte;

2) nu există frecare în balamale;

3) toate forțele specificate sunt aplicate numai în nodurile ferme;

4) greutatea tijelor poate fi neglijată.

În acest caz, fiecare truss rod este sub acțiunea a doar două forțe care o vor determina să se întindă sau să se comprima.

Lăsați fermecata să aibă „m” tije și „n” noduri. Să găsim relația dintre m și n, care asigură rigiditatea structurii (Fig. 1).

Pentru a conecta primele trei noduri, sunt necesare trei tije, pentru conectarea rigidă a fiecăruia dintre nodurile rămase (n-3) sunt necesare 2 tije, adică

sau m = 2n-3. (unu)

Dacă m< 2n - 3, то конструкция не будет геометрически неизменяемой, если m >2n - 3, sarpanta va avea o tijă „în plus”.

Egalitatea (1) se numește condiție de rigiditate.

Ferma prezentată în fig. 1 este o structură rigidă

Orez. 1 Calculul fermei se reduce la determinarea reacțiilor de sprijin și a forțelor în

tije, adică forțele care acționează din nodurile asupra tijelor adiacente acestuia.

Să aflăm la ce raport dintre numărul de tije și noduri va fi determinată static. Dacă toate forțele necunoscute pot fi determinate din ecuațiile de echilibru, adică numărul de ecuații independente este egal cu numărul de necunoscute, atunci construcția este determinată static.

Întrucât un sistem plat de forțe convergente acționează asupra fiecărui nod de ferme, este întotdeauna posibil să se compună 2n ecuații de echilibru. Numărul total de necunoscute este m + 3, (unde m este efortul în tije și 3 sunt reacțiile de sprijin).

Condiția de definibilitate statică a fermei m + 3 = 2n

sau m = 2n - 3 (2)

Comparând (2) cu (1), vedem că condiția de definibilitate statică coincide cu condiția de rigiditate. Prin urmare, o ferme rigidă fără tije suplimentare este determinată static.

DETERMINAREA REACȚIILOR DE SUPORT

Pentru a determina reacțiile de susținere, considerăm echilibrul întregii ferme ca întreg sub acțiunea unui sistem planar de forțe arbitrar. Compunem trei ecuații de echilibru. După găsirea reacțiilor de suport, este necesar să se facă o verificare.

DETERMINAREA FORȚELOR ÎN TIJELE FERMEI Forțele în miriștele fermei pot fi determinate în două moduri:

decuparea nodurilor și metoda secțiunii (metoda Ritter).

Metoda de tăiere a nodurilor este următoarea:

echilibrul tuturor nodurilor fermei, care se află sub acțiunea forțelor externe și a reacțiilor tijelor tăiate, este considerat secvențial. Fiecărui nod se aplică un sistem plat de forțe convergente, pentru care se pot întocmi două ecuații de echilibru. Este recomandabil să începeți calculul de la nodul unde converg două tije. În acest caz, o ecuație de echilibru a penultimului nod și două ecuații ale ultimului nod sunt cele de testare.

Metoda Ritter este următoarea:

armatura, la care se aplică forțe externe, inclusiv reacțiile suporturilor, este tăiată în două părți de-a lungul a trei tije, dacă este posibil. Numărul de bare tăiate ar trebui să includă forțele pe care doriți să le determinați.

Una dintre părțile fermei este aruncată. Efectul piesei aruncate asupra părții rămase este înlocuit cu reacții necunoscute.

Se ia în considerare echilibrul părții rămase. Ecuațiile de echilibru sunt compilate astfel încât fiecare dintre ele să includă o singură necunoscută. Acest lucru se realizează printr-o alegere specială a ecuațiilor: la compilarea ecuației momentelor, se alege punctul moment în care se intersectează liniile de acțiune a două forțe necunoscute, care în acest moment nu sunt definite. La compilarea ecuației de proiecție, axa de proiecție este aleasă perpendicular

două eforturi paralele.

La compilarea ecuațiilor de echilibru prin ambele metode, se presupune că toate tijele sunt întinse. Dacă rezultatul este negativ, tija este comprimată.

Exemplu tipic: Determinați reacțiile și forțele de susținere în tijele ferme, dacă F=20 kH, P=20 kH, α=60°, Q=30 kN (Fig. 2, 3).

Determinăm reacțiile de susținere, luând în considerare echilibrul sistemului în ansamblu (Fig. 3).

∑ X \u003d 0: X A -F cos α + Q \u003d 0;

∑ H \u003d 0: Y A + YB - P - F sin α \u003d 0;

∑ M A \u003d 0: -Q a - P 2a - F sin α 3a + F cos α a + YB 4a \u003d 0.

Rezolvând aceste ecuații, găsim:

XA = -20 kH; YA = 9,33 kH; YB = 28 kH.

Să verificăm corectitudinea rezultatelor obținute. Pentru a face acest lucru, compunem suma momentelor forțelor în jurul punctului C.

∑ MS \u003d XA a - YA a - P a - F sin α 2a + YB 3a \u003d \u003d (-20 - 9,33 - 20 - 20 1,73 + 28 3) a \u003d 0.

Să trecem la determinarea forțelor din tijele truss.

Metoda de tăiere a nodurilor.

Începem calculul de la nodul A, unde două tije converg.

Ar trebui să descrieți nodul al cărui echilibru este luat în considerare (Fig. 4). Deoarece presupunem că toate tijele sunt întinse, direcționăm reacțiile tijelor departe de nod (S 1 și S 5 ). Apoi forțele din tije (reacții

Pentru nodul A, compunem două ecuații de echilibru:

∑ X \u003d 0: + X A + S5 + S1 cos 45 ° \u003d 0;

∑ Y \u003d 0: Y A + S1 cos 45 ° \u003d 0.

Se obține: S 1 13,2 kH;

S5 29,32 kH.

∑ X \u003d 0: Q + S 2 + S6 cos 45 ° - S1 cos 45 ° \u003d 0;

∑ Y = 0:- S 1 cos 45° - S6 cos 45° = 0.

Când înlocuim valoarea lui S1, ținem cont de faptul că forța este negativă.

Se obține: S6 13,2 kH;

S2 48,7 kH .

Alte noduri sunt calculate în mod similar (Fig. 6.7).

∑ X \u003d 0: - S 2 - S7 cos 45 ° - S3 cos 45 ° - F cos α \u003d 0;

∑ Y = 0:- S 7 cos 45° - S3 cos 45° - F sin α = 0.

Prin urmare: S3 39,6 kH;

S7 15,13 kH.

∑ X \u003d 0: - S 4 - S3 cos 45 ° \u003d 0;

A doua ecuație de testare:

∑ Y = +Y B + S3 cos 45° = 28-39,6 0,71 =0. S4 = 28,0 kH.

Pentru a verifica, luați în considerare echilibrul nodului E. (Fig. 8)

∑ X \u003d - S 5 + S4 - S6 cos 45 ° + S7 cos 45 ° \u003d 0;

∑ Y = S 6 cos 45° + S7 cos 45° - P = 0.

Deoarece ecuațiile s-au transformat în identități, calculul a fost făcut corect.

Metoda secțiunii (metoda Ritter).

Metoda Ritter este convenabilă de utilizat dacă este necesară determinarea forțelor nu în toate tijele și ca metodă de testare, deoarece vă permite să determinați fiecare efort independent de celelalte.

Determinați forțele în tijele 2, 6, 5. Tăiați ferme în două părți de-a lungul tijelor 2, 6, 5. Aruncați partea dreaptași luați în considerare echilibrul stângi

Pentru a determina forța S5, întocmim o ecuație a momentelor în jurul punctului în care forțele S2 și S6 se intersectează (punctul C).

∑ MS = 0: ХА a – YA a + S5 a = 0;. S5 = 29,32 kH.

Pentru a determina forța S2, întocmim o ecuație a momentelor în jurul punctului E:

∑ ME \u003d 0: - Q a - S2 a - YA 2a \u003d 0; S2 = 48,64 kH.

Pentru a determina forța S6, trebuie să se întocmească o ecuație a proiecțiilor pe axa Y:

∑ Y = 0:-S6 cos 45° + YA = 0; S6 = 13,2 kH.

Rezultatele trebuie introduse în tabel. unu.

Forțe în bare, kN

numărul tijei, metodă
	decuparea
metoda lui Ritter

CALCUL FERMĂ FOLOSIND PRINCIPIUL POSIBILULUI MIȘCARE

Principiul posibilelor deplasări este principiul de bază al mecanicii analitice. Oferă cele mai generale metode de rezolvare a problemelor de statică și vă permite să determinați fiecare forță necunoscută independent de toate celelalte, constituind o singură ecuație de echilibru.

Principiul posibilelor deplasări (teorema lui Lagrange-Ostrogradsky):

Pentru echilibrul unui sistem mecanic supus unor constrângeri ideale, geometrice și staționare, este necesar și suficient ca suma muncii forțelor active care acționează asupra sistemului să fie egală cu zero la orice posibilă deplasare a sistemului:

A k ( a ) 0 . k 1

Comunicații fixe- conexiuni care sunt în mod explicit independente de timp.

Legăturile ideale sunt legături, suma muncii reacțiilor a căror deplasare posibilă a sistemului este egală cu zero.

Legături geometrice- legături care impun restricții doar asupra coordonatelor punctelor sistemului.

Forțe active - forțe care acționează asupra sistemului, cu excepția reacțiilor de cuplare.

Posibile mișcări ale sistemului

Deplasările posibile ale unui sistem mecanic sunt deplasări infinitezimale ale sistemului permise de constrângerile impuse acestuia.

Valorile posibilelor deplasări sunt indicate prin simboluri, de exemplu - δ S, δφ, δX.

Să dăm exemple de posibile deplasări ale sistemelor (ne limităm la luarea în considerare a sistemelor plate):

1. Corpul este fixat printr-o balama fixă, permițând corpului să se rotească în jurul unei axe care trece prin punctul O, perpendicular pe

planul de desenare (Fig. 10).

Posibilă mișcare a corpului - rotație în jurul axei la un unghi δφ.

2. Corpul este fixat cu două balamale mobile

Aceste conexiuni permit corpului să se miște translațional paralel cu planurile rolelor.

Posibila mișcare a corpului - δX.

3. Corpul este fixat și cu două balamale mobile (planele rolelor nu sunt paralele).

Aceste legături permit corpului plat să se miște numai în planul de desen. Posibila deplasare a acestui corp va fi o deplasare plan-paralela. Iar deplasarea plan-paralela a corpului poate fi considerată momentan ca mișcare de rotațieîn jurul unei axe care trece prin

centrul instantaneu al vitezelor corpului (m.c.s.) perpendicular pe planul desenului

Așadar, pentru a vedea posibila mișcare a unui corp dat, trebuie să știm unde se află m.c.s. acest corp. Pentru a construi un MCS, trebuie să cunoașteți direcțiile vitezelor a două puncte ale corpului, să desenați perpendiculare pe vitezele din aceste puncte, punctul de intersecție al perpendicularelor va fi MCS. corp. În exemplu, cunoaștem direcțiile vitezelor punctelor A și B (sunt paralele cu planurile rolelor). Aceasta înseamnă că posibila deplasare a acestui corp este o rotație printr-un unghi δφ în jurul unei axe care trece prin punctul A perpendicular pe planul desenului.

CONCLUZIE: Deoarece mai jos sunt luate în considerare numai sistemele plate, pentru a vedea posibila deplasare a unui sistem format din corpuri solide plate, este necesar să se vadă sau să se construiască pentru fiecare corp solid

va fi o întoarcere în jurul m.c.s-ului său, sau corpul se va deplasa înainte dacă m.c.s. dispărut. Deplasările posibile ale sistemului sunt determinate doar de constrângerile impuse sistemului și nu depind de forțele care acționează asupra sistemului. În cazul conexiunilor geometrice și staționare, direcțiile posibilelor deplasări ale punctelor sistemului coincid cu direcțiile vitezelor acestor puncte în timpul mișcării reale.

Munca unei forțe asupra unei posibile deplasări

În problemele luate în considerare, corpurile solide vor putea fie să se miște translațional, fie să se rotească în jurul unei axe perpendiculare pe planul desenului. Să scriem formulele de găsire lucru posibil forțe în timpul unor astfel de mișcări ale corpurilor.

1. Corpul se deplasează înainte.

Apoi fiecare punct al corpului este mișcat de r . Prin urmare, punctul de aplicare al forței F se deplasează în r. Atunci A F r .

Cazuri speciale:

A0.

2. Corpul se rotește în jurul unei axe.

Lucrul forței F se găsește ca lucru elementar al forței aplicate corpului în rotație. Corpul se rotește printr-un unghi δφ.

δA \u003d Mz (F) δφ,

unde Mz (F) este momentul forței F relativ la axa de rotație a corpului (în problemele noastre, axa z este perpendiculară pe planul desenului și găsirea Mz (F) se reduce la găsirea momentului forței F raportat la punctul de intersecție a axei cu planul).

δA > 0, dacă forța creează un moment îndreptat în sensul de rotație al corpului;.

δA< 0 , если сила создаёт момент, направленный в сторону, противоположную вращению тела.