Кровельный прогон из профильной трубы

Стропила из трубы: виды и особенности конструкций ферм из профильных труб

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.

Содержание

Использование стропил из труб

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.

Источник

Как из профильной трубы своими руками сделать односкатную крышу: расчет, строительство, нюансы

Односкатные кровельные конструкции широко применяются в жилом строительстве, их часто возводят на загородных и дачных участках.

Зачастую при их создании невозможно использовать стропила из древесины, поскольку этот материал имеет низкую прочность и со временем разрушается под воздействием влаги.

Наиболее оптимальным вариантом является односкатная крыша из профильной трубы.

Особенности конструкции: ферма

Основой металлоконструкции является ферма. Они придают необходимую жёсткость и несущую способность. Металлокаркас состоит из плоских линий верхнего и нижнего контуров. В промежутке между 2 контурами находится решетка, которая представлена раскосами и стойками. Все элементы фермы соединяются между собой с помощью узловых фасонок.

Можно приобрести готовые конструкции со стандартными параметрами, а можно изготовить крышу из профильной трубы самостоятельно.

Плюсы и минусы

Односкатная кровля имеет массу весомых преимуществ, среди которых:

Широкие возможности при строительстве. Профильная труба обладает высокими прочностными характеристиками, благодаря чему такая кровля может перекрывать большие пролеты размером в несколько десятков метров.

Для сравнения: деревянные стропильные системы позволяют возводить сооружения относительно небольших размеров, поскольку они не способны выдерживать значительные нагрузки.
Надежность. Металл, обработанный качественным лакокрасочным и антикоррозионным покрытием, сохраняет первоначальные характеристики на протяжении десятилетий.

Крышу не придется ежегодно ремонтировать и восстанавливать. Стропила не поржавеют из-за частых перепадов влажности и не прогнутся под весом тяжелого кровельного материала.
Безопасность. В отличие от древесины, профильная труба не подвержена горению. При возникновении очагов возгорания (например, из-за короткого замыкания электропроводки, подведенной к навесу) такие конструкции не будут воспламеняться.

В худшем случае они могут лишь незначительно деформироваться. Также безопасность достигается за счет того, что односкатная кровля имеет определенный наклон. На ней не скапливаются тяжелые снежные глыбы, из-за которых крыша может рухнуть.

Вместе с тем, такие кровельные конструкции имеют и некоторые недостатки:

• Дороговизна. Конструкции из металла имеют сравнительно высокую стоимость, поэтому при их строительстве нужно тщательно планировать каждый пункт денежных расходов.
• Большой вес. Тяжелые профильные трубы, вес которых может достигать нескольких центнеров, невозможно поднимать на высоту без применения спецтехники. Кроме того, такая кровля будет оказывать значительную нагрузку на основание, поэтому обустройство фундамента будет более дорогостоящим и сложным.

Сфера применения

Кровли данного типа используются повсеместно:

1. Их применяют при строительстве навесов, террас, хозяйственных пристроек и др.
2. Они оптимально подходят для обустройства крытых парковочных мест для автомобилей, спецтехники и коммерческого транспорта: например, микроавтобусов и грузовых авто.

Поскольку металлические стропила позволяют перекрывать широкие пролеты, это дает возможность создавать не одиночные крытые парковки, а просторные стоянки, рассчитанные на 4-5 машин и более.

Еще один вариант использования односкатных крыш из профильной трубы в частном строительстве – возведение беседок на территориях загородных домов и дач.

В коммерческой сфере такие конструкции применяют для строительства ангаров, цехов, мастерских и других объектов. Их целесообразно использовать при возведении крупных складских комплексов.

Односкатная кровля из профильной трубы не только обеспечит безопасность людей и имущества, но и защитит от неблагоприятных факторов окружающей среды. При необходимости ее можно в дальнейшем модернизировать и увеличивать в размерах – например, если необходимо расширить общую площадь склада, ангара или другого здания.

Кровельный пирог

Для обустройства односкатной крыши недостаточно соорудить стропильную систему и закрепить на ней единственный кровельный слой – черепицу, профлист, поликарбонат или шифер. Такая конструкция будет ненадежной и не сможет полноценно выполнять защитные функции.

Кровля должна иметь сэндвичную структуру и состоять из нескольких слоев:

• внутренний отделочный материал;
• обрешетка;
• пароизоляционный слой;
• контробрешетка;
• утеплитель;
• гидроизоляционная прослойка;
• внутренний зазор для вентиляции (в невентилируемой кровле не предусматривается);
• внешнее кровельное покрытие.

Структура кровельного пирога может отличаться для холодной и теплой крыши. В первой не используется теплоизоляционный материал, но вместо него присутствует дополнительный слой гидроизоляции.

Холодная кровля подойдет для неотапливаемых сооружений, в которых не требуется поддержание определенных условий микроклимата: например, крытых парковок или беседок.

В качестве кровельного покрытия могут использоваться разные материалы, в зависимости от бюджета, предпочтений и конкретных требований.

• Если применяются мягкие рулонные покрытия, необходимо использовать сплошную обрешетку из плит OSB или влагостойкой фанеры.
• Для жестких материалов, которые имеют стабильную форму, подойдет стандартная обрешетка из деревянного бруса или профильных труб.

Расчет кровли из профтрубы

Расчет характеристик профильных труб является одним из ключевых этапов проектирования односкатной кровли. В идеальном варианте этим должен заниматься профессиональный строитель.

При подсчетах нужно учитывать огромное количество нюансов:

• Размеры будущего сооружения.
• Состав и физические свойства почвы, на которой будет стоять постройка.
• Ветровые нагрузки и специфика местного климата.
• Угол наклона кровли (от этого зависит возможный вес снега, скапливающегося на крыше в зимний сезон).
• Закупочная цена профильных труб и размер бюджета, выделенного на строительство.
• Специфические требования к безопасности здания и др.

Тем не менее, если планируется строительство относительно небольшого сооружения (например, придомовой крытой парковки для 1-2 автомобилей), некоторыми из перечисленных нюансов можно пренебречь. Главное – правильно определить оптимальные размеры профильных труб, из которых будет состоять металлический каркас.

Общие рекомендации таковы:

• Если сооружение имеет ширину менее 4,5 метров, для его постройки можно выбрать трубу с размерами поперечного сечения 40х20х2 мм, где 2 мм – толщина металла.
• Для построек шириной 4,5-5,5 м оптимальным вариантом будут металлические конструкции с размерами 40х40х2 мм.

Этого будет достаточно, чтобы кровля смогла выдерживать эксплуатационные нагрузки.

Труба 40х40х3 мм чаще используется при строительстве навесов и крыш шириной более 5,5 м. В качестве альтернативы можно выбрать прямоугольную трубу с меньшей толщиной стенок – 60х30х2 мм.

Конструкции больших размеров в частном строительстве использовать нецелесообразно с финансовой точки зрения. Их запас прочности не будет использоваться в полной мере. Такие трубы (например, 300х300х12) применяются преимущественно в промышленных зданиях.

Также стоит придерживаться общего правила, касающегося выбора расстояния между горизонтальными опорами кровли, на которых в дальнейшем будет монтироваться обрешетка и остальные слои кровельного пирога. Данное значение не должно превышать 1,7 м.

Несоблюдение этого правила может привести к нежелательной деформации кровли под ее собственным весом, что негативно скажется на ее долговечности и безопасности.

Угол наклона определяют в зависимости от материала кровли:

• Для рубероида оптимальное значение – 5 градусов.
• Для профнастила, металлочерепицы и шифера – 20, 25 и 20-35 градусов соответственно.

Подготовка материалов и инструментов

Перед началом строительных работ нужно заблаговременно подготовить все необходимое:

• Профильные трубы необходимого размера, их количество определяется с учетом специфики проекта.
• Крепежные детали (анкерные болты) или сварочное оборудование.
• Материалы для бетонной смеси (песок, цемент, щебень), необходимые для фундамента.
• Ведра или корыта для замешивания бетона, по возможности – специальная бетономешалка.
• Лакокрасочное покрытие для антикоррозионной обработки труб.
• Гидро, паро- и теплоизоляционные рулонные материалы для кровельного пирога.
• Материалы внутренней отделки — при необходимости.
• Кровельное покрытие – битумная черепица, профлист, поликарбонат или др.

Способы фиксации профиля

• Самый надежный способ фиксации металлических профилей – аргоновая или углекислотная сварка. Сварные швы, созданные в защитной газовой среде, обладают достаточно высокой прочностью и долговечностью. Правильное выполнение сварочных работ позволит исключить вероятность случайного разрушения металлического каркаса односкатной кровли.
• В качестве крепежных элементов при отсутствии сварочного оборудования можно использовать болты, клепки или крабы. Болтовое соединение имеет важное преимущество – в процессе фиксации элементов можно с высокой точностью контролировать усилие затяжки, особенно при наличии динамометрического ключа.

Для предотвращения люфтов и самопроизвольного ослабления болтовых соединений также необходимо применять металлические шайбы или контргайки.

При использовании клепок регулировать прочность креплений невозможно: их просто заклепывают до упора. Кроме того, такой способ фиксации неудобен при последующей разборке каркаса – например, если сооружение необходимо снести, модернизировать или переместить.

Краб-системы применяются при сооружении относительно легких конструкций. Их уместно использовать для соединения труб диаметром/шириной до 25 мм.

Строительство своими руками

Когда проведены расчеты, выбран подходящий проект и подготовлены материалы, можно приступать непосредственно к сборке односкатной крыши.

Работы проводятся в стандартной последовательности:

Первый шаг – создание разметки на участке. Особое внимание уделяется расположению опорных элементов – они должны находиться строго на линиях прямоугольника.

Чтобы избежать неточностей, следует использовать для разметки лазерный нивелир, веревку или другие приспособления.

Далее необходимо выкопать или выбурить ямы для фундамента металлических стоек. Расстояние между опорами определяется, исходя из расчетного веса всего каркаса и кровли: чем он больше, тем меньший шаг должен быть между опорами. Для небольшой крыши оптимальным значением будет 1,5-2 метра.

Дно каждой ямы нужно засыпать щебнем. Затем в них вставляются закладные элементы – металлические подошвы прямоугольной или квадратной формы с отверстиями для болтов, к которым затем будут прикрепляться опоры. Далее их заливают бетонной смесью. Дальнейшие работы проводятся только после окончательного схватывания бетона.

К профильным трубам, которые будут использоваться в качестве опор, приваривают «ответные» металлические подошвы с такими же отверстиями, как в закладных элементах. Затем их прикручивают в вертикальном положении к закладным деталям.

На следующей стадии проводится сборка каркаса. Профильную трубу необходимо разметить и порезать на фрагменты нужных размеров, исходя из чертежей. Далее из кусков труб изготавливаются прямоугольные и клиновидные фермы для односкатной кровли.

Каркасные элементы крепятся в определенной последовательности. Сначала монтируются горизонтальные балки, затем прямоугольные фермы, на завершающей стадии – клиновидные конструкции.

Установка кровельного пирога начинается с создания обрешетки крыши. Ее изготавливают из деревянного бруса или влагостойкой фанеры необходимой толщины. На нее укладывается слой пароизоляции, поверх нее монтируется контробрешетка, тепло- и гидроизоляция (в такой же последовательности), и сверху укладывается основное кровельное покрытие.

На завершающей стадии проводится покраска металлических конструкций. Их желательно окрашивать в два слоя или более, чтобы покрытие было более надежным и долговечным.

О строительстве 1-скатной кровли для частного дома можно прочитать тут. А из этой статьи вы узнаете о критериях выбора между односкатной и двускатной конструкцией.

Частые ошибки и рекомендации

Чаще всего ошибки бывают в таких случаях:

• Отсутствие проекта и чертежей. Собирая конструкцию «на глаз», можно допустить ряд технологических неточностей, что негативно повлияет на срок службы сооружения. К примеру, могут быть неправильно выбраны расстояния между балками и фермами. Также ошибки приводят к отслоению сварных швов из-за температурных напряжений (зимой металл сужается, летом – расширяется).
• Расположение паро- и гидроизоляционных слоев в кровельном пироге. Первый должен располагаться снизу, на основной обрешетке. Второй (гидроизоляционный) – сверху, на контробрешетке.

Если их перепутать местами, влага будет проникать внутрь кровельного пирога и скапливаться там, оказывая негативное воздействие на деревянные элементы стропильной системы.

Неправильная укладка гидроизоляции. Листы должны располагаться внахлест, а не впритык. Чтобы исключить попадание влаги в стыки, следует использовать строительный скотч – клейкую ленту, которая будет герметизировать места соединений гидроизоляционных листов.

Видео по теме статьи

Из видео узнаете о том, как построить односкатный навес из металлопрофиля для авто, примыкающий к дому:

Заключение

Обустройство односкатной кровли из профильной трубы под силу даже начинающим строителям. Чтобы достичь желаемого результата, важно тщательно подготовиться к работе и грамотно спланировать каждый этап работы.

Необходимо учитывать, что строительство больших и массивных крыш с большой шириной пролетов требует более основательного подхода, поэтому такую задачу лучше поручить профессионалам.

Источник