Ферма з профтруби: форма, висота, перерізи і розкрій
Коли проліт навісу, гаража чи прибудови переходить за 4 метри, суцільна труба на місці крокви стає або дуже важкою, або прогинається під снігом. Тоді замість неї ставлять ферму: два пояси, з’єднані решіткою зі стійок і розкосів. Та сама кількість металу, розподілена по висоті, тримає в рази більше.
У статті розберемо, як вибрати форму ферми і тип решітки, чому висота важливіша за переріз поясів, як міряти довжини розкосів для різу і чого ферма не витримає, навіть якщо розраховано все правильно.
Готові довжини різу, кути торців, зусилля і розкрій хлистів під ваш проліт рахує калькулятор ферми з профтруби.
Коли ферма, а коли вистачить труби
Для невеликого навісу ферма не обов’язкова. Односхилий навіс 3–4 метри завширшки зазвичай роблять на суцільних кроквах з труби 60×40 чи 80×40, так виходить простіше і дешевше за роботою. Перевірити, чи витримає така кроква ваш сніг, можна в калькуляторі навісу.
Ферма потрібна, коли:
- проліт від 5–6 метрів і суцільна кроква виходить завеликого перерізу;
- хочеться прибрати проміжну стійку чи опору всередині (гараж, навіс на дві машини);
- дах двосхилий, і все одно потрібна трикутна рама під схили.
Форма ферми
Двосхила. Класична ферма під дах на два схили. Буває трикутною, коли пояси сходяться на опорі, або трапецієвидною, коли на опорі є стійка висотою 200–400 мм. Трапецієвидна зручніша: на опорі є вертикальна грань, до якої простіше приварити ферму до балки чи мауерлата, а на карнизі лишається місце під обрешітку.
Односхила. Нижній пояс горизонтальний, верхній похилий. Підходить для навісу біля стіни чи прибудови: висота ферми на низькому кінці 300–500 мм, на високому більша, і схил даху виходить сам.
З паралельними поясами. Обидва пояси паралельні, висота однакова по всьому прольоту. Горизонтальна ферма тримає пласку покрівлю чи перекриття. Похила (обидва пояси з нахилом) дає односхилий дах із рівною висотою ферми.
Решітка: стійки й розкоси чи зигзаг
Стрижні між поясами бувають розтягнуті й стиснуті. Для профтруби це важливо: розтягнутий стрижень може бути тонким і довгим, а довгий стиснутий згинається вбік набагато раніше, ніж метал досягне межі міцності.
Стійки й розкоси. Стійка в кожному вузлі, розкоси спадають від опор до середини. Під снігом такі розкоси розтягнуті, стиснуті лише стійки, а вони коротші. Це найпоширеніша і найзрозуміліша схема для самостійного зварювання.
Розкоси зигзагом. Стійок немає, крім крайніх, розкоси йдуть «пилкою». Стрижнів і зварних вузлів менше, ферма легша. Половина розкосів стиснута, тож для довгих розкосів переріз потрібен більший.
Зигзаг зі стійками. Зигзаг, до якого додані стійки у вузлах. Верхній пояс коротшими ділянками спирається на решітку, що корисно, коли прогони лягають не лише над вузлами.
Для прикладу нижче, ферми на 6 метрів, решітка «стійки й розкоси» дає 17 стрижнів і 35 зварних вузлів на ферму, а зигзаг — 12 стрижнів і 25 вузлів. Ферма з зигзагом легша на 6 кг, і відрізків решітки менше: 10 хлистів 25×25 замість 14 на п’ять ферм.
Висота важливіша за переріз
Ферма працює як балка, у якої весь метал винесено на верх і низ. Згинальний момент розкладається на пару сил у поясах: верхній стискається, нижній розтягується, і зусилля в поясі приблизно дорівнює моменту, поділеному на висоту ферми. Удвічі нижча ферма — удвічі більші зусилля в поясах.
Приклад із калькулятора: двосхила ферма 6 метрів, пояси 40×40×2, сніг 1,4 кПа, крок ферм 1 метр.
| Висота в гребені | Стиск у верхньому поясі | Прогин | Маса ферми |
|---|---|---|---|
| 750 мм | 12,4 кН | 3,8 мм | 41,6 кг |
| 1000 мм | 8,7 кН | 2,0 мм | 45,5 кг |
| 1500 мм | 6,6 кН | 1,2 мм | 50,6 кг |
Висота додає кілька кілограмів решітки, але зменшує зусилля в поясах, які й несуть навантаження. Звідси звичне правило: висоту ферми беруть від 1/8 до 1/12 прольоту. Нижче за 1/12 ферма виходить гнучкою, а пояси — перевантаженими.
Які перерізи брати
Для навісів і гаражів з прольотом 6–9 метрів найчастіше беруть:
- пояси — 40×40×2, 50×50×2 або 60×40×2, для прольотів більше 9 метрів — товстіші;
- решітку — 20×20×2 або 25×25×2, для довгих стиснутих розкосів — 30×30 чи 40×20.
Два правила, які легко пропустити:
- Решітка не ширша за пояс із площини ферми. Якщо пояс 40×40, а розкіс 40×20 поставлено широкою стороною поперек, торець звисатиме. У площині ферми розкіс лягає вужчою стороною.
- Гнучкість довгих розкосів. Розкіс 25×25×2 завдовжки 1,4 метра, якщо він стиснутий, уже на межі допустимої гнучкості. Для довгих розкосів беріть переріз на крок більший або зменшуйте панель.
Навантаження: звідки береться сніг
На ферму тисне смуга даху завширшки з крок ферм. Крок 1 метр і сніг 1,4 кПа — це приблизно 140 кг снігу на кожен метр прольоту, і ще вага покрівлі. Характеристичне значення снігу для свого району беріть із ДБН В.1.2-2 «Навантаження і впливи»: для більшої частини України це 1,2–1,8 кПа. На крутому схилі сніг частково сповзає, тому навантаження зменшують коефіцієнтом: до 25° він дорівнює 1, при 60° і вище — 0.
Прогони чи обрешітка, які лежать між вузлами, додатково згинають верхній пояс. Тому або ставте прогони над вузлами, або не робіть панелі довшими за 0,8–1 метр, або беріть верхній пояс з запасом.
Як міряти довжини стійок і розкосів
Розміри на кресленнях ферм зазвичай дають по осях: від центру пояса до центру пояса. Але різати треба не по осі, а так, щоб стрижень ліг між гранями поясів.
Калькулятор дає довжину різу між внутрішніми гранями поясів по довгій грані і кути торців від прямого різу, тобто ті, що виставляються на пилі з поворотом. Ферма 6 метрів з висотою на опорі 300 мм і в гребені 1500 мм має таку відомість решітки (труба 25×25×2):
| Позиція | Елемент | Довжина, мм | Торці |
|---|---|---|---|
| 3 | Стійка в гребені | 1454 | 0° і дашком по 22° |
| 7 | Крайня стійка | 264 | 0° і 22° |
| 8 | Розкіс біля гребеня | 1377 | 10° і 32° |
| 11 | Розкіс біля опори | 744 | 46° і 68° |
Стійка внизу стоїть на горизонтальному поясі, тому нижній торець прямий, а верхній скошений під кут схилу. Стійку в гребені верхом ріжуть дашком: у неї упираються обидві половини верхнього пояса. Кути розкосів різні на двох кінцях, бо пояси непаралельні.
У вузлах сходяться два-три стрижні, і їхні торці можуть заходити один на одного. Остаточну підгонку роблять по місцю: спочатку ріжуть за таблицею, потім підрізають, якщо щось не лягає.
Зварювання: щоб усі ферми вийшли однаковими
- Стапель. Розмітьте ферму в натуральну величину на рівному майданчику чи столі й поставте упори по контуру поясів. Усі ферми збираються на тих самих упорах і виходять однаковими.
- Спочатку прихватки. Зберіть ферму на прихватках, перевірте проліт і висоту, лише потім варіть повністю.
- Шви симетрично. Варіть від середини до країв і почергово з обох боків ферми, перевертаючи її. Якщо проварити спочатку один бік, ферму поведе пропелером.
- Стики поясів — над вузлами. Якщо пояс довший за хлист, стик роблять у вузлі, де сходиться решітка, а не посеред панелі.
Чого ферма не витримає без в’язей
Розрахунок ферми, і в калькуляторі теж, перевіряє її у власній площині. Із площини тонка ферма дуже гнучка: верхній пояс під снігом стиснутий і може вигнутися вбік, навіть якщо зусилля в ньому невеликі.
Тримають ферму з площини прогони і в’язі:
- прогони чи обрешітка кріпляться до верхнього пояса, бажано у вузлах, і не дають йому вигинатися вбік;
- в’язі — хрестові розкоси між сусідніми фермами в площині даху, хоча б у крайніх прольотах;
- стійки по нижньому поясу між фермами на довгих прольотах.
Без цього навіть правильно порахована ферма може скластися. Калькулятор цього не перевіряє і прямо про це пише.
Що ще не перевіряється
Розрахунок у калькуляторі орієнтовний: геометрія, довжини різу, кількість металу і зусилля в шарнірній моделі під снігом. Не перевіряються зварні шви і вузли, вітер (зокрема відрив даху, коли зусилля в стрижнях змінюють знак), опори і те, на чому ферма стоїть. Для великих прольотів чи відповідальних будівель зверніться до конструктора.
Порахувати свою ферму: калькулятор ферми з профтруби — проліт, висота, решітка і перерізи, а на виході відомість стрижнів з довжинами різу, схема зусиль, 3D-модель і карта розкрою хлистів на всі ферми.