Каркас козырька из профильной трубы. Расчет сечения профильных труб для двухскатной крыши

Металлические конструкции, состоящие из решетчатых стержней и профильной трубы, называют фермами. Для производства применяется парный материал, соединяемый специальными косынками. Для сборки такой конструкции в основном используют сварку, но иногда применяют клепки.

Ферма помогает перекрыть любой пролет. Длина не имеет большого значения. Но, чтобы правильно выполнить такой монтаж, требуется грамотный расчет. Если сварочные работы будут выполнены качественно, а план сделан без ошибок, останется только доставить наверх трубные сборки. Затем установить их согласно верхней обвязке, строго по разметке.

Навесы могут изготавливаться из самых разных материалов:

• Дерево;
• Бетона;
• Алюминия;
• Пластмассы.

Однако в большинстве случаев каркас фермы изготавливается из специальной профильной трубы. Эта полая конструкция отличается от других высокой прочностью и одновременной легкостью. Сечение такой трубы может быть:

1. Прямоугольником;
2. Квадратом;
3. Овалом;
4. Многогранником.

Для сварки фермы чаще всего пользуются прямоугольным или квадратным сечением. Такой профиль менее трудоемок при обработке.

Предельные нагрузки, которые может выдержать труба, зависят от нескольких факторов:

• Толщины стенки;
• Вида стали;
• Способ изготовления.

Профильные металлические трубы изготавливают, из специальной конструкционной стали (1-3пс/сп, 1-2пс(сп)). Иногда, когда возникают определенные обстоятельства, пользуются оцинкованной сталью или низколегированными сплавами.

Трубы с небольшим сечением выпускаются длинной 6 метров. Длина больших сечений достигает 12 метров. Диаметр трубы могут быть самыми разными. Минимальными считаются:

• 10х10х1 мм;
• 15х15х1,5 мм.

Чем толще стенка, тем выше прочность профиля. К примеру, изделия с очень большими размерами (300x300x12 мм) в основном применяются для строительства промышленных зданий.

Размеры деталей каркаса

Малогабаритные навесы, ширина которых меньше 4.5 метров, изготавливаются из профильной трубы с размерами 40x20x2 мм.

При ширине около 5,5 м, мастера советуют устанавливать трубу, сечением 40x40x2 мм.

Если длина навеса имеет большие размеры, рекомендуется воспользоваться трубами:

• 40x40x3 мм;
• 60x30x2 мм.

На что нужно обратить внимание при расчете

Прежде чем начать рассчитывать сечение трубы, необходимо определить оптимальный вид крыши. На выбор влияют ее габариты, угол наклона кровли и контура поясов.

Эти вышеперечисленные составляющие находятся в зависимости от нескольких условий:

• Функционал здания;
• Из какого материала изготовлены перекрытия;
• Угол скоса крыши.

Затем определяются габариты трубы. В зависимости от угла наклона подбирается длина. На определение высоты влияет марка материала, из которого будет сделано перекрытие.

Габариты трубы зависят также от способа транспортировки и общего веса всей металлоконструкции.

В том случае, когда расчет фермы из профильной трубы определил, что длина будет превышать 36 метров, необходимо дополнительно рассчитать строительный подъем.

Затем определяются габариты панелей. Все подсчеты опираются на значение нагрузки, которую обязана выдержать конструкция. Для кровли треугольного типа, скос должен достигать 45 градусов.

Завершает расчет определение точного расстояния между элементами металлоконструкции из профильной трубы.

Все точно распланировать в цифрах достаточно трудно, не имея специальных знаний. Поэтому лучше обратиться к профессионалам, которые проведут его на компьютере. Они всегда гарантируют высокое качество своих услуг.

Прежде чем приступить к строительству, стоит вновь проверить все расчеты, учитывая максимальную нагрузку, которое может испытать строение.

Важно! Кроме сделанных расчетов, качество монтажа зависит от правильности и точности плановых чертежей.

Бесплатные программы для расчета

Сайт http://rama.sopromat.org/2009/?gmini=off предлагает провести расчет фермы с помощью онлайн программы, методом конечных элементов. Таким калькулятором могут пользоваться студенты и инженеры. Программа имеет понятный интерфейс, который поможет быстро выполнить нужные действия. Расчет можно сделать также частично бесплатной программой на сайте http://sopromatguru.ru/raschet-balki.php

В какой последовательности выполняются работы

Чтобы собрать каркас, необходимо воспользоваться услугами опытного сварщика. Сборка фермы считается очень ответственным делом. Необходимо уметь грамотно варить и понимать технологию сварки фермы.

Очень важно точно знать, какие узлы лучше собрать внизу, а затем поднять и закрепить на опоры. Чтобы работать с тяжелой конструкцией, придется воспользоваться специальной техникой.

• Сначала размечается участок;
• Монтируются закладные детали;
• Выполняется монтаж вертикальных опор.

Довольно часто металлические трубы опускают в траншею, затем заливают бетоном. Отвесом проводится проверка вертикальности монтажа. Чтобы контролировать параллельность, между последними стойками натягивают шнур. Все остальные выставляются согласно полученной линии.

Сваркой, к опорам приваривают продольные трубы.

Детали фермы свариваются на земле. Пояса конструкции соединяются перемычками и специальными раскосами. Затем готовые блоки поднимаются на определенную высоту. Они привариваются к проложенным трубам, в местах установки вертикальных опор. Продольные перемычки ввариваются между фермами непосредственно по скату, чтобы можно было зафиксировать кровельный материал. В перемычках заранее делаются крепежные отверстия.

Соединительные участки хорошо зачищаются. Особенно это касается верхней части каркаса, на который затем будет накладываться кровля. Затем проводится обработка поверхности профилей. Выполняется:

• Очистка;
• Обезжиривание;
• Грунтовка;
• Окраска.

Входная дверь и козырек

Чтобы рассчитать габариты консольного козырька, необходимо учесть размер крыльца. Согласно установленным нормативам, размер верхней площадки обязательно должен превышать ширину двери (1,5 раза). При ширине полотна 900 мм, получается: 900 х 1,5 = 1350 мм. Такой должна быть глубина крыши, расположенной над входом. При этом ширина навеса должна превышать ширины ступеней на 300 миллиметров с двух сторон.

Консольные навесы чаще всего устанавливаются по всей площади крыльца. Они должны закрывать ступени. Число ступеней влияет на размер глубины крыши. Средняя величина определяется согласно установленным нормам СНиП: 250-320 мм. К этому размеру добавляется величина верхней площадки. Причем ширина навеса имеет регламентированное значение. Берется ширина ступеней в пределах (800-1200 миллиметров), к нему с двух противоположных сторон прибавляется 300 мм.

Рассчитываем размеры:

• Стандартного консольного козырька – 900-1350 мм на 1400-1800 мм.
• Консольно-опорного навеса над крыльцом, пример расчета на 3 ступени и площадку: глубина (900/1350 + 3*250/320) = 1650 – 2410 мм, ширина 800/1200 + 300 + 300 = 1400-1500 мм.

Как рассчитываются веранды

Обычно такие строения находятся вдоль стены здания. Для них остаются актуальными несколько видов конструкций:

• Балочно-опорные;
• Консольные.

Самая маленькая глубина равняется 1200 мм. Идеальной считается 2000 мм. Такое расстояние соответствует месту расположения опорного столба.

Расчет крыши согласно перпендикуляру будет иметь вид 2000+300 мм. Однако плоская кровля больше подходит для тех областей, где количество осадков имеет минимальное значение.

Если угол уклона = 30 о. прилегающий к нему катет (глубина крыши навеса по перпендикуляру) – 2300 мм, второй угол 60 о. Возьмем 2 катет за Х, он лежит напротив угла в 30 о. и по теореме равен половине гипотенузы, отсюда гипотенуза равна 2*Х, подставляем данные в формулу:

(2*Х) 2 = 2300 2 + Х 2

4*Х 2 - Х 2 = 5290000

Х 2 (4-1) = 5290000

3*Х 2 = 5290000

Х 2 = 5290000. 3

Х 2 = 1763333, (3)

Х = √1763333, (3) = 1327 мм – катет, который будет прилегать к стене дома.

Расчет гипотенузы (длины крыши с уклоном):

С 2 = 1327 2 + 2300 2 = 1763333 + 5290000 = 7053333

С = √7053333 = 2656 мм, проверяем: катет, лежащий против угла 30 о равен половине гипотенузы = 1327*2 = 2654, следовательно, расчет верен.

Отсюда рассчитываем общую высоту навеса: 2000-2400 мм – это минимальная эргономичная высота, рассчитываем с учетом наклона: 2000/2400 + 1327 = 3327/3737 мм – высота стены навеса возле дома.

Как рассчитать стоянку машин

Обычно устанавливают балочные конструкции. Чтобы своими руками изготовить навес для своего автомобиля, необходимо предварительно сделать чертеж, в котором должна учитываться классность автомобиля. Ширина стоянки должна быть равна габариту автомобиля, плюс один метр с двух сторон. Если будут парковаться две машины, необходимо учесть расстояние между ними — 0,8 метра.

Пример расчета навеса для машины среднего класса, ширина – 1600 -1750 мм, длина – 4200-4500 мм:

1600 /1750 + 1000 + 1000 = 3600/3750 мм – ширина навеса;

4200/4500 + 300 +300 = 4800/5100 мм – эргономичная длина, чтобы осадки не заливали площадку.

Расчет ширины навеса на две машины:

3600/3750 + 800 = 4400/4550 мм.

Беседки

Обычно такой навес делается в глубине приусадебного участка. Эти конструкции устанавливают на фундамент, который может быть:

• Свайным;
• Столбчатым;
• Ленточным;
• Плиточным.

На выбор типа фундамента влияют размеры строения, а также характер почвы. Эти значения должны быть обязательно показаны на чертеже. Установленная беседка может иметь несколько размеров:

• 3х4 метра;
• 4х4 метра;
• 4х6 метров.

Для самостоятельного расчета такой конструкции, для проектирования чертежа, требуется учитывать несколько параметров.

Чтобы одному человеку было комфортно отдыхать, требуется 1,6-2 кв. метра площади пола.

При установке мангала прямо под навесом, зона отдыха должна быть отделена от него свободной площадкой. Ее ширина составляет 1000-1500 мм.

Ширина удобного сиденья — 400-450 мм.

Габарит стола 800х1200. Расчет ведется на одного человека (600 -800 мм). Для большого количества людей, размер может достигать 1200х2400 мм.

Наиболее распространенным материалом для стропил является дерево, то есть деревянный брус или доски. Однако, при возведении габаритных зданий с длиной пролетов более 24 м и длиной скатов более 10 м, использовать деревянные стропила нецелесообразно, а, зачастую, и невозможно. Они не выдержат нагрузки от собственного веса и кровельного материала. Поэтому в этом случае для кровли применяют металлические стропила, которые могут быть изготовлены из различных профилированных изделий. Одним из наиболее распространенных вариантов являются стропила из трубы, которые способны перекрыть пролет любой необходимой длины.

Как правило, металлические стропила используют при строительстве габаритных промышленных и общественных зданий. Это могут быть гипермаркеты, спорткомплексы, цеха, склады.

В индивидуальном строительстве металл для крыш жилых домов практически не применяется. Дорого, есть сложности с монтажом и перевозкой. Да и не нужно. В этом случае рационально использовать древесные материалы. Однако в частном строительстве отведена ниша и для металлических стропил (ферм). Используют их при возведении различных навесов – для автомобилей (крытые стоянки), дворовых площадок, бассейнов.

Среди достоинств металлических ферм можно выделить:

• высокую прочность, позволяющую выдерживать большие нагрузки;
• способность перекрывать большие пролеты;
• возможность применения на геометрически сложных объектах;
• долговечность.

Недостатки при этом такие:

• большой вес, при поднятии ферм на высоту требуется применение специальной техники;
• высокая цена;
• низкое сопротивление высокой температуре, вследствие чего при пожаре металлические стропила (фермы) провисают и обваливаются за 15-30 минут.

Профильная труба — наш вариант

Вообще металлические фермы выполняются из различных изделий, а также их комбинаций. Например, из швеллеров, уголков, двутавров и т.п. И, конечно же, профильных труб.

Чем хороша труба? Ее контуры обладают высокой степенью обтекаемости, что минимизирует ветровое давление. Это важно для высоких объектов, подверженных ветровым нагрузкам. Также профильные трубы легко окрашивать, на их стенках не задерживается влага (снег, иней, вода), поэтому их стойкость к коррозии выше, чем у альтернативных изделий. Соответственно, выше и долговечность.

Несмотря на кажущуюся массивность, профильные трубы легкие, ведь внутри их – пустота. Это качество позволяет снизить нагрузку кровельной конструкции на стены и фундамент. Но вызывает необходимость в герметизации этих полостей с торцов изделий для предотвращения попадания влаги вовнутрь и, как следствие, возникновения коррозии.

Металлические профильные трубы изготавливают путем прокатки и обработки металла на специальных станках. Сечение полученных таким образом труб может быть овальным, прямоугольным, квадратным.

Материалом для профильных труб обычно служит конструкционная сталь. Но в некоторых случаях, при строительстве конструкций специального назначения, применяют оцинкованную сталь или алюминиевые сплавы.

Нагрузки, которые способна выдержать профильная труба, зависят от марки использованного металла, толщины стенок изделия, способа изготовления.

Длина труб варьируется в пределах от 6 м (для малых сечений) до 12 м (для больших сечений). Минимальные сечения – 10х10 мм и 15х15 мм (с толщинами стенок 1 мм и 1,5 мм соответственно). Трубы с таким сечением применяются для легких малогабаритных конструкций (например, небольших навесов). Увеличение толщины стенок и размеров сечения приводит к увеличению веса и прочности профилей. Поэтому трубы максимальных сечений (начиная с 300х300х12 мм и выше) применяют преимущественно для промышленных зданий.

Строение ферм из труб

Единицей стропильной металлической системы является ферма – плоская конструкция, собранная из нескольких прямых стержней. Контур фермы формируют верхний и нижний пояса. Между ними находится решетка, состоящая из раскосов и стоек.

Элементы фермы – прямые профильные трубы – соединяют или непосредственно между собой, или через узловые фасонки. Для крепления используют сварки, болты, клепки.

Металлические фермы стандартных размеров и конструкций можно купить уже в готовом виде или же собрать из труб самостоятельно. Однако самостоятельное изготовление требует высокого профессионализма, умения работать с металлоконструкциями и правильно произвести расчет. Поэтому для частного застройщика намного удобнее вариант приобретения готовых ферм, которые останется только правильно смонтировать.

Варианты конструкций ферм

Металлические фермы могут иметь разные очертания, отличаться по назначению и способности воспринимать нагрузки.

Основополагающими элементами фермы являются пояса – верхний и нижний. Они создают контур конструкции, то есть очерчивают ее сверху и снизу. Пояс – это прямой или ломаный стержень, состоящий из одной или нескольких срощенных труб.

В соответствии с контуром поясов фермы из профиля бывают:

• с параллельными поясами (плоская кровля);
• трапецеидальные;
• треугольные;
• полигональные;
• сегментные.

Фермы с параллельными (горизонтальными) поясами — простейшие конструкции прямоугольной формы с горизонтальными поясами, одинаковыми по длине. Содержит множество однотипных деталей решетки одинаковой длины. Конструкция полностью унифицирована. Так как пояс данного типа ферм выставлен горизонтально, их применяют для сооружения плоских кровель. В том числе и для мягких кровельных покрытий.

Трапецеидальные конструкции имеют форму трапеции (или двух сомкнутых трапеций). Используются при возведении крыш с небольшим углом наклона. Узлы фермы характеризуются повышенной жесткостью и прочностью. В центральной части отсутствуют длинные стержни, поэтому трапецеидальный вариант считается довольно экономичным по расходу металла.

Треугольные фермы по форме похожи на треугольник, они используются для сборки стропильной системы двухскатных крыш (навесов). Угол наклона значения не имеет, возможно применение для крутых скатов. При сборке треугольных ферм следует тщательно рассчитать и закрепить опорные узлы, имеющие сложное устройство. Еще одна особенность: в центральной части конструкции используются удлиненные стержни. Чем круче стороны «треугольника», тем стержни длиннее. Поэтому для их изготовления требуется повышенное количество трубы.

Полигональные фермы имеют сложные очертания, напоминающие арку с ломаным верхним контуром. Обладают повышенной прочностью, поэтому применяются для тяжелых громоздких сооружений, возводимых над большими пролетами. Благодаря особой схеме расположения элементов, полигональные фермы позволяют сэкономить значительное количество профиля. Но только при использовании их для тяжелых строений. Легкие конструкции при выборе полигонального варианта не выиграют в получаемой экономии.

Сегментные фермы встречаются редко по причине своей сложности. Обладают арочной формой, с криволинейным, полукруглым контуром верхнего пояса. Это очертание повторяет эпюру моментов, поэтому для сегментной фермы требуется сниженное количество металла. Однако, опять же, трудоемкость производства, связанная со сложными узлами конструкции, делает ее крайне непопулярной.

Кроме поясов в конструкции фермы предусмотрена решетка – сочетание прямых элементов (стоек, раскосов), которые располагаются в определенной последовательности между поясами и скрепляют их между собой. От вида решетки зависит прочность фермы, ее вес, внешний вид и степень сложности изготовления.

Распространены следующие системы решеток:

• треугольная;
• раскосная;
• шпренгельная;
• крестовая;
• ромбическая;
• полураскосная.

Треугольная система решетки состоит из элементов, выставленных в виде повторяющихся треугольников. Подходит для ферм с параллельными и трапецеидальными поясами. Опорные раскосы в конструкции могут быть восходящими и нисходящими. Треугольная система характеризуется минимальной суммарной длиной решетки, а также минимальным количеством узлов при наименьшем пути усилия от точек приложенной нагрузки до опоры. В решетке присутствуют длинные раскосы, работающие на сжатие. Чтобы конструкция с такими раскосами приобрела необходимую устойчивость, при расчете требуется увеличивать количество используемого металла. Повышенный расход профиля в треугольных решетках является практически единственным их минусом.

Раскосная решетка – состоит из большого числа раскосов и небольшого количества стоек. Усилие от места прилагаемой нагрузки до опоры проходит длинный путь, минуя все линии и узлы решетки. Раскосы при этом должны работать на растяжение, а стойки – на сжатие. По причине использования большого количества длинных раскосов, конструкция требует использования повышенного количества профиля. Используются такие решетки в невысоких фермах, которые должны выдерживать большие усилия.

Шпренгельная решетка – сложная по конструкции и трудоемкая. Применяется для высоких треугольных ферм (4-5 м), которые конструируются для больших пролетов (20-24 м). Расположение элементов в ней позволяет снизить длину сжатых стержней.

Крестовая решетка – раскосы в ней установлены крест-накрест, между ними располагаются стойки. Используются такие решетки в фермах, воспринимающих двухстороннюю нагрузку. Такой тип нагрузки характерен для горизонтальных связевых ферм крыш производственных сооружений и мостов, вертикальных ферм башен и мачт.

Полураскосная и ромбическая решетки – в этих конструкциях используются две отличные друг от друга системы расположения раскосов. Это придает им повышенную жесткость. Используются такие решетки в конструкциях мостов, мачт, башнях.

Основные узлы ферм из труб

Соединения элементов фермы между собой называют узлами. Обычно они представляют собой непосредственное примыкание труб решетки к поясам, без применения промежуточных деталей – фасонок. При соединении должна обеспечиваться полная герметичность внутренних полостей труб, для предупреждения коррозии.

Если толщина трубы пояса небольшая, возможно его усиление при помощи металлических накладок. Их можно вырезать из трубы, диаметр которой совпадает с диаметром пояса. Или же использовать в этом качестве согнутый лист металла, толщиной в 1-2 толщины стенки пояса.

В узлах необходима фигурная обработка торцов труб. Если специальных станков для обработки нет, а трубы изготовлены из пластинчатой стали (например, низкоуглеродистой), допустимо выполнять сплющивание торцов в узлах. В некоторых случаях соединение элементов фермы выполняют на фасонках.

По длине трубы скрепляют сваркой. Трубы одинакового диаметра соединяют встык и сваривают ровным сварочным швом на подкладочном кольце. Если наплавляемый металл характеризуется низким расчетным сопротивлением, сварочный шов выполняют по косой. Для соединения труб встык также применяют парные кольцевые накладки, которые сгибают из металлического листа или вырезают из труб с тем же или большим диаметром, чем скрепляемые детали. Толщина сварного шва и используемых накладок должна быть на 20% больше толщины соединяемых труб.

При стыковке труб разных диаметров возможно применение торцевых прокладок. Также при монтаже практикуются фланцевые соединения с помощью болтов.

Полный цикл работ по сварке и монтажу ферм из профильных труб для навеса и подвесных ворот показан в видео:

Таким образом, расчет, изготовление и монтаж ферм из профильных труб являются сложными, ответственными мероприятиями, требующими профессионального подхода. Но при строительстве торговых павильонов, цехов, складов такие фермы являются незаменимыми. Только они смогут обеспечить долговечность и безопасность протяженных, габаритных объектов с тяжелой конструкцией кровли.

В Вашем вопросе отсутствуют самые важные параметры, позволяющие произвести расчет, даже минимальный. Если ферма используется в качестве стропильной системы: треугольник с основанием 15 м, высотой 2, 73 м, то для полного расчета потребуются нагрузки на кровлю. В случае замены деревянного бруса профильной трубой можно отказаться от мауэрлата – жесткость системе придает нижний пояс, жестко связанный с верхним наклонным поясом.

Неравномерная нагрузка может привести к обрушению здания, поэтому к проектированию нужно отнестись серьезно. В проектах одноэтажных домов не допускается наклон скатов меньше 12˚, особенно при выборе кровли из листовых металлических разновидностей (металлочерепица, профнастил). Для треугольных ферм следует выбирать высоту в соотношении 1/5 части пролета, в данном случае:

15 м / 5 = 3 м, а, не 2, 73 м, как в Вашем вопросе.

Длина верхних поясов будет равна: 8, 08 м.

Раскосы должны быть направлены вниз, количество панелей четное. Рекомендуется панель верхней фермы 2, 5 м, что даст:

8, 08 / 2, .5 = 3, 25, то есть, 4 панели по 2, 02 м.

Схема фермы будет выглядеть следующим образом:

На фото показана схема фермы

В расчете пригодятся нормы СНиП 2.01.07 и П-23 (нагрузки, стальные конструкции, соответственно). Длина выбирается, исходя из экономии, высота зависит от материала кровли. Для данной конструкции достаточно сечения профильной трубы 40х40х3 мм либо 60х30х2 мм (во втором случае прямоугольная труба ставится на ребро). Расстояние между фермами не должно превышать 1, 75 м. В этом случае учтены нагрузки:

• Вес кровли – не больше 50 кг на квадрат
• Ветровая – 30 кг на квадрат
• Снеговая – до 80 кг на квадрат.

Чердачное помещение получается достаточным для мансарды, однако раскосы затрудняют переделку. При необходимости переоборудования чердака в жилое помещение необходимо изменить схему раскосов, сместив их к краям, добавив сверху стандартную затяжку. Прогоны в любом случае укладываются через метр, для них используется профильная труба 30х30х2 мм.

В данном видео показан процесс сборки фермы для крыши:

)

Для раскосов можно выбрать этот же материал для снижения веса крыши. Труба экономичнее пиломатериалов, использующихся в деревянных конструкциях крыши, так как отсутствуют отходы – куски легко стыкуются сваркой без потери прочности. Каждый метр профиля 40х40х3 весит 4, 28 кг, трубы 60х30х2 – 2, 78 кг, изделий 30х30х2 – 1, 84 кг. Общий вес фермы получится:

• Нижний пояс – 15 * 2, 78 = 42 кг
• Верхний пояс – 2 * 8, 08 * 2, 78 = 44.9 кг
• Раскосы – 25 * 1, 84 = 46 кг
• Всего: 132, 9 кг.

Это позволяет использовать выбранные конструкции на деревянных, кирпичных, бетонных стенах с 3, 5 кратным запасом прочности. Обязательными мероприятиями при изготовлении двухскатных, вальмовых крыш являются:

• Слуховые окна на фронтонах
• Вентиляция по коньку, в карнизах
• Пароизоляция (рулонный материал либо мембрана под кровлей на расстоянии 2 см от нее).

Это основные правила для изготовления крыш. В противном случае чердак будет влажным, резко снизится ресурс крыши, микроклимат в доме не будет удовлетворять нормам СЭС.

Исключительные свойства металлической профильной трубы позволяют применять ее во многих областях промышленности, в частности, это касается строительной сферы. Облегченные металлоконструкции устанавливают в качестве каркасов на промышленных объектах, в общественных зданиях, торговых центрах и выставочных павильонах. Из труб делают колонны и фермы, навесы и заборы, скамейки и беседки, лестницы и мостики. Сегодня полые профильные изделия достаточно часто используют в жилом секторе при возведении мансард, различного рода надстроек, флигелей и даже малоэтажных домов.

Способы изготовления профильной трубы, ее преимущества и виды

Производители выпускают трубы профильного сечения бесшовными и электросварными. В первом случае круглые или граненые металлические заготовки подвергают предварительной деформации – прессованию или прошивке. Во втором случае полосу стального листа (штрипса) пропускают через профилегибочное оборудование, а образующийся замыкающий шов сваривают. Полученные разными способами заготовки окончательно формуют на прокатных станах горячим, теплым или холодным способом, в результате чего получаются требуемые профили. В дальнейшем производится термообработка изделий, повышающая их технические и эксплуатационные характеристики.

В строительстве, как правило, используют металлические профильные трубы квадратного и прямоугольного сечения. Благодаря своей форме и технологии изготовления они получаются:

• легкими – небольшой вес облегчает сборку конструкций;
• надежными – ребра жесткости придают дополнительную прочность;
• удобными в транспортировке и хранении – задействуется меньше места, по сравнению с круглыми изделиями, и не требуется специального закрепления;
• простыми в монтаже – стыковка с плоскими поверхностями не вызывает трудностей.

Металлоконструкции, выполненные из профильной трубы, позволяют:

• уменьшить себестоимость строительства за счет сокращения сроков возведения сооружения;
• производить работы в холодный период времени;
• ослабить нагрузки на фундамент;
• не опасаться просадки каркаса здания;
• выполнять сложные конструктивные элементы.

Недостатком использования профильной трубы для любой металлоконструкции может стать неверный расчет нагрузок. Поэтому для проектирования ферм, колонн, сводов и других элементов каркаса следует привлекать специалистов. Иначе здание в процессе эксплуатации может попросту «сложиться».

Стоит отметить, что толстостенные трубы, пригодные для изготовления несущих элементов каркасных зданий, обладают высокой стоимостью. Но отсутствие необходимости устройства массивного фундамента и быстрота возведения объекта во многих случаях материальную сторону отодвигают на второй план.

Кроме размеров и формы сечения профильной трубы, металлические изделия различаются по виду используемого материала. Они могут быть изготовлены из стали, алюминия и его сплавов, с оцинкованной или окрашенной, впоследствии, поверхностью. Алюминиевые трубы используются для устройства ограждений, фасадных систем, внутренних элементов интерьера и «легких» построек, а более прочные конструкции, например фермы и колонны, выполняют из стальных аналогов. Оцинкованные трубы устанавливают там, где требуется эстетичность и надежность – при возведении «открытых» каркасов, внутриусадебных строений, спортивных комплексов, а также при изготовлении заборных секций.

Область применения профильной трубы настолько широка, что ее сложно переоценить. Но вот в отопительных и водопроводных системах ее не используют. Для них существуют более подходящие варианты.

Стропильные металлоконструкции

Фермы из профильных труб имеют значительно меньший вес, чем выполненные из уголков, швеллеров, либо тавров. Их вполне можно собрать самостоятельно непосредственно на стройплощадке, но только при наличии соответствующего опыта.

При неправильной технологии вполне может получиться искривленная крыша, которая будет смотреться не эстетично. А через время, если не сразу, она наверняка разрушится. Следует помнить и о том, что металлические фермы из профильных труб следует укладывать в том случае, если в качестве кровельного покрытия будут использоваться легкие современные материалы.

В зависимости от пролета и формы крыши, фермы выполняют:

• треугольными;
• ломаными;
• трапециевидными;
• с параллельными поясами;
• односкатными;
• арочными;
• асимметричными.

Из профильных труб можно воссоздать практически любые фермы – с разными формами косынок, видами раскосов и стоек, а также вариантами опирания. Сборку производят методом сварки с использованием на стыковочных узлах дополнительных усиливающих элементов. Кроме этого, в конструкции фермы могут присутствовать растяжки и распорки, а в качестве крепежей – болты и заклепки.

Форма и размеры металлоконструкции, расположение труб и количество добавочных элементов определяется по расчетам, учитывающим передачу и перераспределение возможных постоянных и переменных нагрузок.

Правильно спроектированные и собранные фермы из профильных труб допускается использовать на ответственных участках сооружений. Они могут служить беспроблемно на протяжении долгих лет, но высокая стоимость пока не добавляет им популярности среди частных застройщиков. Чаще владельцы используют профильные трубы для монтажа небольших строений на своих придомовых территориях.

Каркасные дома

Практически в каждом населенном пункте сегодня можно встретить быстровозводимые каркасные сооружения в виде торговых центров и кафе, выставочных залов и складских ангаров, остановочных павильонов, крытых автостоянок и заправочных станций. Ранее производственные цеха строили из массивных металлических конструкций, а теперь швеллеры и уголки заменили легкими профильными трубами. Новые технологии позволили расширить границы каркасного строительства и обеспечили быстроту появления новых строений.

В европейских странах, Японии и США малоэтажные жилые дома с использованием конструкций из профильных труб строят достаточно интенсивно, но для наших сограждан приоритетными остаются более дешевые деревянные каркасы. Но если сравнить «западные» строения со зданиями, возведенными из традиционных материалов (кирпича, бетона, цельных бревен), то по финансовым и трудовым затратам последние обойдутся дороже металлокаркасных домов.

На самом деле, себестоимость строения из профильных труб напрямую зависит от используемых материалов. В частности, большую роль играет размер сечения и толщина стенки труб, способы утепления, а также варианты внутренней и наружной отделки.

Общие принципы

Вертикальные металлоконструкции устанавливают на фундамент. Его закладывают ниже уровня промерзания почвы, но выполняют в более легком варианте, чем потребовалось бы при возведении несущих стен из традиционных материалов. Допускается не устраивать капитальный фундамент лишь под временные постройки, которые иногда могут перемещаться с места на место или разбираться. Это касается, к примеру, оранжерей, сезонных навесов или теплиц.

Каркас монтируют поэтапно, соединяя профильные трубы между собой при помощи:

• сварки;
• резьбовых соединений;
• клепок.

Фабричные металлоконструкции собираются быстрее и проще, так как комплектуются специальными крепежами, а трубы имеют четкие фиксированные размеры. Сварные же соединения требуют постоянного контроля правильности расположения соседних элементов. В этом случае возведение каркаса нуждается в более тщательном и аккуратном подходе. Монтажные работы производят снизу вверх. Устойчивость вертикальных элементов обеспечивают горизонтальной обвязкой и раскосами из профильных труб меньшего сечения.

Кровельную часть строения возводят двумя способами, в зависимости от его конструктивных особенностей. В первом случае она будет являться одним из элементов общего каркаса, а во втором – отдельной конструкцией, состоящей из нескольких ферм, устанавливаемых на несущие стойки, колонны или балки.

Следует отметить, что чем больше будет выбран уклон скатов и легче кровельные материалы, тем тоньше профильные трубы потребуются для монтажа крыши.

Дальнейшим этапом возведения жилого дома являются работы по утеплению ограждающих конструкций. Для этих целей специалисты рекомендуют воспользоваться экструдированным пенопластом и советуют не забывать о дополнительной изоляции металлоконструкций, чтобы они не превратились в своеобразные мостики холода.

Простые и популярные металлоконструкции

На территории садовых участков хозяева часто устанавливают сараи для хранения инвентаря и летние кухни, души и уличные туалеты, используя металлические трубы профильного сечения. Такие сооружения быстро возводятся, а при необходимости – разбираются. Но существуют и более капитальные постройки, служащие годами.

Забор из профильных труб

Владельцы частных домов отдают предпочтение сплошным ограждениям, скрывающим участок от посторонних взглядов. А вот территории общественных заведений, парков и садов окружают заборами из профильных труб, устраняя затененность и обеспечивая прекрасный обзор. Такие ограды выглядят изящнее бетонных и кирпичных, а возводятся быстрее и проще.

Металлические конструкции заборов могут состоять из прямых или гнутых профилей, иметь простые формы или сочетаться с ажурными элементами ковки.

Наиболее популярным вариантом считается ограждающая конструкция, состоящая из полых столбов квадратного сечения, пары горизонтальных и множества вертикальных профильных труб прямоугольного сечения малого размера. Как и при сборке фермы, элементы сваривают между собой, но их, также, можно фиксировать при помощи муфт или кронштейнов.

Работы производят поэтапно.

1. По натянутому уровню на расстоянии около трех метров друг от друга намечают места установки столбов.
2. Трубы вкапывают и бетонируют, либо вбивают.
3. На столбы приваривают нижние и верхние поперечины.
4. На горизонтальных элементах равноудалено крепят вертикальные профили, имеющие одинаковую, либо разную длину.

На каркас из профильных труб навешивают, также, металлоконструкции, представляющие собой готовые заборные секции, изготовленные в промышленных условиях или самостоятельно. В качестве заполнения, в этом случае, могут использоваться те же профили, сетка или арматурные стержни. А скрыть участок от любопытных прохожих помогут листы профнастила.

Трубы прямоугольного сечения нередко устанавливают на полотна калиток или ворот даже при сплошном ограждении участка. Преимуществом подобного решения является снижение нагрузок на опорные столбы, что дает возможность расширения проезда. К тому же, хозяева всегда смогут заранее увидеть посетителей и пообщаться с ними, не открывая калитку и не пропуская внутрь нежданных гостей, что в некоторых случаях бывает очень важно.

Козырьки и навесы

Легкие металлоконструкции, предназначенные для устройства отдельно стоящих навесов, козырьков над входами, а также крыш для беседок, террас и гаражей также выполняют из профильных труб. По своей форме они напоминают металлические фермы, но меньшие по размеру и отличные по наполнению. Они не усиливаются большим количеством распорок и раскосов, а в некоторых случаях, когда конструкция состоит из отдельно расположенных труб, и вовсе их не имеют.

Для арочных навесов металлические профили гнут, а для скатных козырьков их сваривают с вертикальными или горизонтальными элементами под требуемым уклоном в соответствии с чертежами. На готовые конструкции настилают легкие кровельные материалы. Для этого часто используют тенты или прозрачные листы поликарбоната.