Как правильно сварить ферму для навеса

Правильно сварить ферму для навеса, используя высококачественный металлический профиль, сравнительно несложно, но важно верно рассчитать все геометрические параметры постройки. В рассматриваемом случае понятие «ферма» означает конструкцию, собранную из прямоугольных элементов, которые сваркой или иным способом соединены в прочную систему желаемой формы. Проще выглядит плоская конструкция, но чаще, особенно при строительстве крупных объектов, используют пространственные фермы.

Ферму для навеса на приусадебном или дачном участке вполне можно соорудить без приглашения строителей, т. е. своими руками. Основой такой сравнительно небольшой конструкции служат два пояса (верхний и нижний). Они выполняют функцию укрепления для вертикально расположенных стоек. Помимо них, для усиления конструкции добавляют и диагонально расположенные раскосы. При правильном расчёте и монтаже с помощью квалифицированной сварки ферма безопасна, надёжна и способна выполнять свои функции десятки лет.

Виды ферм и крыши

Проектирование фермы для навеса – работа, требующая высокой квалификации, её лучше доверить специалисту. Создаваемый проект зависит, прежде всего, от размеров будущей конструкции, а также выбранной формы фермы и собственно крыши (навеса).

Подобные сооружения используются в личных хозяйствах для разнообразных целей, например:

1. Обустройство стоянок для автомобилей. Не всегда требуется полноценный гараж: для защиты от дождя и снега навес – вполне подходящий бюджетный вариант стоянки транспорта.
2. Устройство солнце- и влагозащитных козырьков: они требуются не только на остановках и торговых ларьках, это обычная практика защиты порогов в частных домах.
3. Строительство беседок. Речь идёт как о личных участках, так и об общественных парковых зонах.
4. Создание навесов для бассейна. Лёгкие крыши надёжно защищают открытые бассейны от осадков и приносимого ветрами лёгкого мусора.
5. Укрытие от дождя хозяйственных построек, таких как загонов для домашней птицы или свиней.

Во всех этих случаях для строительства ферм можно воспользоваться и деревянными брусками, но металлический профиль гораздо прочнее и надёжнее.

Популярнее всего металлические трубы с прямоугольным или квадратным сечением:

• они прочнее круглых (их трудно согнуть);
• с ними проще работать, соединяя трубы как сваркой, так и болтами;
• такие трубы довольно дёшевы.

Различают следующие варианты металлических ферм для навесов:

1. Прямоугольные. Их сооружают, когда на каркас ожидается высокая нагрузка. Соединяют четыре трубы, а между ними помещают распорки.
2. Арочные. Такие конструкции признаны наиболее удобными; изгибающие линии фермы легко скрыть в поперечных сечениях.
3. Плоские. Такие фермы самые недорогие, но они не выдерживают высокой нагрузки, поэтому могут использоваться только в личных хозяйствах для навесов площадью не более 50 м2.
4. Треугольные. Эти фермы сооружают для двускатных крыш с уклоном сторон не более 30о. Они популярны в снежных регионах.

Есть и более сложные варианты (полигональные, трапециевидные и др.).

Любая такая конструкция состоит из нескольких важных узлов:

• верхнего и нижнего пояса, укреплённых решётками, связывающих пояса друг с другом;
• рёбер жёсткости (стоек), расположенных перпендикулярно поясам;
• раскосов (рёбер жёсткости, расположенных под углами к поверхностям);
• шпренгелей (это специальные раскосы, устанавливаемые дополнительно к основным, их нередко называют подкосами).

Чем больше решёток, тем прочнее вся конструкция.

Различаются не только фермы для навесов, но и виды собственно крыш. При проектировании важно правильно определить угол наклона их плоскостей.

Известны следующие виды крыш:

• односкатная;
• двускатная;
• плоская;
• купольная;
• арочная;
• шатровая.

Проще всего и проектирование, и сооружение односкатной крыши: для навесов в личных хозяйствах это наиболее популярный вариант. Важно так распределить опоры фермы, чтобы нагрузка на сооружение была минимальной.

Проектирование и расчет фермы для навеса

Проектирование и расчёт ферм для навеса – наиболее ответственный этап при его изготовлении. Важно правильно распределить элементы решёток, предварительно рассчитав возможные нагрузки на крышу и, в частности, ферму.

Дизайн внутренних решёток выбирается из соображений прочности, и только в последнюю очередь – исходя из эстетики.

Фермы проектируют таким образом, чтобы в узлах (так называют точки, где сходятся минимум три прямолинейных участка трубы) сосредотачивались все основные силы. В таком случае пояса и раскосы не будут изгибаться. В правильно рассчитанной ферме нагрузка распределяется равномерно, поэтому её сооружают из коротких элементов, а узлы нередко собирают на шарнирах.

Типы решеток и точечная нагрузка

Рассчитывая положение решёток, стараются сэкономить металл, не потеряв при этом прочность всей конструкции.

Различают следующие схемы расположения решёток:

1. Треугольная. Популярный вариант, позволяющий сэкономить на металле, но имеющий сравнительно невысокую прочность.
2. Шпренгельная. Решётки располагают так, чтобы не нарушалось основание между прогонами: эта схема применяется, если максимальная нагрузка попадает на верхнюю арку.
3. Раскосная. Используется, если нагрузка одинакова на обоих прогонах.
4. Крестовая. Выгодна в случаях, когда нагрузка работает не только по вертикали, но и в наклонных направлениях.

Есть и более сложные варианты. Тип решётки и расположение опор выбирают так, чтобы ферма выдерживала ожидаемую нагрузку. Роль решётки – распределить вес крыши и снега на ней по всей конструкции, чтобы снизить точечные нагрузки. Известно, что равномерно распределенная нагрузка – это случай, когда вес равномерно распределен по всей поверхности балок. Точечная – это нагрузка, вес которой максимально сосредоточен в одном месте.

Понятно, что наличие высоких точечных нагрузок резко снижает прочность всей конструкции. Проектировщики рассчитывают также и напряжения, которые будут возникать в процессе эксплуатации будущей фермы, после чего оптимизируют расположение и тип решёток.

В настоящее время расчёт ферм в значительной мере автоматизирован: существуют специальные компьютерные программы и даже онлайн калькулятор. В расчётах используются данные, приведенные в СНиП 2.01.07-85 и СНиП II-23-81. В готовые формулы программы лишь вставляют свои значения геометрических параметров будущей постройки.

Как приобрести качественный профиль

Выбирая в торговой сети металлические трубы квадратного или прямоугольного сечения, учитывают следующее:

• при ширине навеса до 4,5 м подойдут трубы сечением 40 х 20 мм с толщиной металла 2 мм;
• для навесов шириной 4,5-5,5 м сечение должно быть 40 х 40 мм;
• в случае ещё более широкого навеса желательны трубы с сечением 60 х 30 мм, толщина металла 3 мм.

Помимо размеров, при покупке обращают внимание на качество изделий.

Необходим внимательный осмотр товара на предмет отсутствия в нём таких дефектов, как:

• трещины;
• раковины;
• наплывы;
• вмятины.

Если приобретаются оцинкованные трубы, важно и отсутствие отслоений кроющего металла. Лучше приобретать трубы в крупных магазинах, но и там необходимо посмотреть копию сертификата и взять товарный чек.

Изготовление и установка фермы

Выбрав конструкцию фермы под навес и рассчитав параметры, можно:

• изготовить её самостоятельно;
• купить готовую модель;
• заказать работу профессионалам.

Конечно, дешевле всего заняться самостоятельным изготовлением конструкции, но для этого надо владеть строительными навыками, в частности, сваркой металлоконструкций. Сложные проекты реализовывать своими руками не рекомендуется. Ход работ зависит от геометрии фермы и её размеров.

Так, например, сооружение прямоугольной формы для навеса размерами 4 х 6 м изготавливают следующим образом:

1. Нарезают стойки из металлической трубы. Поскольку длина фермы 6 м, потребуется шесть стоек: четыре располагают по углам конструкции и две – по центрам длинных балок. Минимальные параметры трубы для фермы приведены выше, но для стоек их увеличивают: лучше, если это будет 80 х 80 или 100 х 100 мм. Высота стоек зависит от желаемой высоты навеса, причём сразу следует учитывать, что их помещают в грунт на глубину примерно 80 см. Если речь идёт о навесе для автотранспорта, то чуть более двух метров высоты требуется для легкового автомобиля, до 2,5 м – для микроавтобуса.
2. Стойки опускают в предварительно проделанные отверстия в грунте и бетонируют. Отверстия готовят так, чтобы крайние стойки располагались не в самых углах, а несколько (на 50-60 см) отступают к середине балок: это снижает нагрузку на провисание. Бетонируя, сразу выставляют стойки на одном уровне, контролируя и их строгую вертикальность по отвесу. Выжидают, пока бетон надёжно схватится. Если навес строят рядом с кирпичной или бетонной стеной дома, с одной стороны стойки не требуются: их роль играют закладные, устанавливаемые на необходимом уровне в эту стену.
3. Ферма вначале собирается на ровном месте на земле. Кладут верхнюю и нижнюю балки, к ним приваривают вертикальные стойки. Затем приваривают раскосы.
4. Поскольку для шестиметрового навеса требуется шесть ферм, аналогично на земле свариваются и остальные.
5. Затем между опорами протягивают продольные балки, к которым будут крепиться фермы. Их приваривают к стойкам, объединяя три боковых опоры в прочную конструкцию.
6. Фермы поднимают с земли по одной и приваривают в полутора метрах друг от друга.
7. Скрепляют фермы между собой поперечными перемычками: их приваривают к верхнему поясу через каждые полметра.

Не откладывая, принимают меры к защите металлических конструкций от коррозии.

Зачистка и покраска

Прежде всего, все сварные швы тщательно обрабатывают болгаркой, выравнивая их перед покраской. Особенно важно это сделать на самом верху: ведь малейшие выступы металла мешают монтировать кровельный материал. Затем всю конструкцию обезжиривают, обрабатывают антикоррозионным составом и красят, обращая особое внимание на участки, где проводилась сварка. Лучше использовать полимерные краски, устойчивые к ультрафиолетовому излучению.

Советы и нюансы

Выбирая между сваркой и соединением деталей с помощью болтов, стоит отдать предпочтение сварке, ведь при этом:

• конструкция не утяжеляется метизами;
• она более жёсткая;
• срок эксплуатации навеса выше;
• работа выполняется быстрее.

Однако при использовании оцинкованных труб приходится пользоваться болтовым соединением, поскольку сварка разрушает защитное покрытие из цинка.

Профильные металлические трубы сваривают, как правило, ручным дуговым аппаратом. При этом пользование средствами защиты обязательно.

В процессе эксплуатации навеса следят за появлением коррозии, своевременно зачищают и окрашивают повреждённые фрагменты.

Читайте также про навес из поликарбоната.