Bases de calcul et de soudage d'une ferme à partir d'un tube profilé. Bases du calcul des fermes : calcul manuel et machine Comment calculer une ferme à partir d'un tube profilé en ligne

Détermination des forces internes des fermes

Souvent, nous n'avons pas la possibilité d'utiliser une poutre conventionnelle pour une structure particulière et nous sommes obligés d'utiliser une structure plus complexe appelée ferme.
bien qu'il diffère du calcul d'une poutre, il ne nous sera pas difficile de le calculer. Tout ce dont vous aurez besoin c'est d'attention, de connaissances de base en algèbre et en géométrie et d'une heure ou deux de temps libre.
Alors, commençons. Avant de calculer la ferme, considérons une situation réelle que vous pourriez rencontrer. Par exemple, vous devez couvrir un garage de 6 mètres de large et 9 mètres de long, mais vous n'avez ni dalles ni poutres. Seulement coins métalliques profils variés. Ce sont ceux-là que nous utiliserons pour assembler notre ferme !
Par la suite, les pannes et les tôles ondulées reposeront sur la ferme. Le support de la ferme sur les murs du garage est articulé.

Tout d’abord, vous devrez connaître toutes les dimensions géométriques et tous les angles de votre ferme. C’est là que nous avons besoin de nos mathématiques, à savoir la géométrie. Nous trouvons les angles en utilisant le théorème du cosinus.

Ensuite, vous devez collecter toutes les charges de votre ferme (vous pouvez le voir dans l'article). Puissiez-vous réussir option suivante chargement:

Ensuite, nous devons numéroter tous les éléments et nœuds de la ferme et définir les réactions de support (les éléments sont étiquetés en vert et les nœuds en bleu).

Pour trouver nos réactions, nous écrivons les équations d’équilibre pour les forces sur l’axe des y et l’équation d’équilibre pour les moments autour du nœud 2.

Ra + Rb-100-200-200-200-100 = 0 ;
200*1,5 +200*3+200*4,5+100*6-Rb*6=0 ;

A partir de la deuxième équation on trouve la réaction de support Rb :

Rb=(200*1,5 +200*3+200*4,5+100*6) / 6 ;
Rb=400kg

Sachant que Rb = 400 kg, à partir de la 1ère équation on trouve Ra :

Ra=100+200+200+200+100-Rb ;
Ra=800-400=400 kg ;

Une fois les réactions de support connues, il faut trouver le nœud où il y a le moins de grandeurs inconnues (chaque élément numéroté est une grandeur inconnue). À partir de ce moment, nous commençons à diviser la ferme en nœuds distincts et trouvons efforts internes des truss rods à chacun de ces nœuds. C'est sur la base de ces efforts internes que nous sélectionnerons les sections de nos cannes.

S'il s'avère que les forces dans la tige sont dirigées depuis le centre, alors notre tige a tendance à s'étirer (revenir à sa position d'origine), ce qui signifie qu'elle est elle-même comprimée. Et si les forces de la tige sont dirigées vers le centre, alors la tige a tendance à se comprimer, c'est-à-dire à s'étirer.

Alors passons au calcul. Dans le nœud 1, il n'y a que 2 quantités inconnues, considérons donc ce nœud (nous fixons les directions des efforts S1 et S2 pour nos propres raisons, de toute façon, nous y parviendrons à la fin).

Considérons les équations d'équilibre sur les axes x et y.

S2 * sin82,41 = 0 ; - sur l'axe x
-100 + S1 = 0 ; - sur l'axe y

D'après la 1ère équation, il ressort clairement que S2=0, c'est-à-dire que la 2ème tige n'est pas chargée !
D’après la 2ème équation, il ressort clairement que S1=100 kg.

Puisque la valeur de S1 s’est avérée positive, cela signifie que nous avons bien choisi la direction de l’effort ! S'il s'avère négatif, alors la direction doit être changée et le signe doit être remplacé par « + ».

Connaissant la direction de la force S1, on peut imaginer à quoi ressemble la 1ère tige.

Puisqu'une force était dirigée vers le nœud (nœud 1), la deuxième force sera dirigée vers le nœud (nœud 2). Cela signifie que notre tige essaie de s'étirer, ce qui signifie qu'elle est comprimée.
Considérons ensuite le nœud 2. Il contenait 3 quantités inconnues, mais comme nous avons déjà trouvé la valeur et la direction de S1, il ne reste que 2 quantités inconnues.

Encore

100 + 400 – sin33.69 * S3 = 0 - sur l'axe y
- S3 * cos33,69 + S4 = 0 - sur l'axe x

D'après la 1ère équation S3 = 540,83 kg (la tige n°3 est comprimée).
D'après la 2ème équation S4 = 450 kg (la tige n°4 est étirée).
Considérons le 8ème nœud :

Créons des équations sur les axes x et y :

100 + S13 = 0 - sur l'axe y
-S11 * cos7,59 = 0 - sur l'axe x

D'ici:

S13 = 100 kg (tige #13 comprimée)
S11 = 0 (tige nulle, aucune force dedans)

Considérons le 7ème nœud :

Créons des équations sur les axes x et y :

100 + 400 – S12 * sin21.8 = 0 - sur l'axe y
S12 * cos21,8 - S10 = 0 - sur l'axe x

A PARTIR de la 1ère équation on trouve S12 :

S12 = 807,82 kg (tige #12 comprimée)

A partir de la 2ème équation on trouve S10 :

S10 = 750,05 kg (tige #10 étirée)

Examinons ensuite le nœud n°3. D’aussi loin que nous nous en souvenions, la 2ème réglette est nulle, ce qui signifie que nous ne la dessinerons pas.

Équations sur les axes x et y :

200 + 540,83 * sin33,69 – S5 * cos56,31 + S6 * sin7,59 = 0 - sur l'axe y
540,83 * cos33,69 – S6 * cos7,59 + S5 * sin56,31 = 0 - sur l'axe des x

Et ici, nous aurons besoin d'algèbre. Je ne décrirai pas en détail la méthode pour trouver des quantités inconnues, mais l'essentiel est le suivant : nous exprimons S5 à partir de la 1ère équation et le substituons dans la 2ème équation.
En conséquence nous obtenons :

S5 = 360,56 kg (tige #5 étirée)
S6 = 756,64 kg (tige #6 comprimée)

Considérons le nœud n°6 :

Créons des équations sur les axes x et y :

200 – S8 * sin7.59 + S9 * sin21.8 + 807.82 * sin21.8 = 0 - sur l'axe y
S8 * cos7,59 + S9 * cos21,8 – 807,82 * cos21,8 = 0 - sur l'axe x

Tout comme dans le 3ème nœud, nous retrouverons nos inconnues.

S8 = 756,64 kg (tige #8 comprimée)
S9 = 0 kg (tige n°9 zéro)

Considérons le nœud n°5 :

Faisons les équations :

200 + S7 – 756,64 * sin7,59 + 756,64 * sin7,59 = 0 - par axe y
756,64 * cos7,59 – 756,64 * cos7,59 = 0 - sur l'axe x

A partir de la 1ère équation on trouve S7 :

S7 = 200 kg (tige #7 comprimée)

Pour vérifier nos calculs, considérons le 4ème nœud (il n'y a pas de forces dans la tige n°9) :

Créons des équations sur les axes x et y :

200 + 360,56 * sin33,69 = 0 - par axe y
-360,56 * cos33,69 – 450 + 750,05 = 0 - sur l'axe des x

Dans la 1ère équation, il s'avère :

Dans la 2ème équation :

Cette erreur est acceptable et est très probablement liée aux angles (2 décimales au lieu de 3).
En conséquence, nous obtenons les valeurs suivantes :

J'ai décidé de revérifier tous nos calculs dans le programme et j'ai obtenu exactement les mêmes valeurs :

Sélection de la section transversale des éléments de ferme

À calcul d'une ferme métallique une fois que toutes les forces internes dans les tiges ont été trouvées, nous pouvons commencer à sélectionner la section transversale de nos tiges.
Pour plus de commodité, nous résumons toutes les valeurs dans un tableau.

Fermes métalliques en tube profilé– les structures métalliques dont l'assemblage est réalisé à l'aide de tiges métalliques en treillis. Leur production est un processus assez complexe et long, mais le résultat est généralement à la hauteur des attentes. Un avantage important est la rentabilité de la conception résultante. Au cours du processus de production, des paires de métal et de goussets sont souvent utilisées comme pièces métalliques de connexion. Le processus d'assemblage ultérieur est basé sur le rivetage ou le soudage.

Avantages des structures métalliques

Une ferme métallique présente de nombreux avantages. Avec leur aide, vous pouvez facilement couvrir une étendue de n'importe quelle longueur. Cependant, il faut comprendre que installation correcte implique le calcul initial compétent d'une ferme constituée d'un tube profilé. Dans ce cas, vous pouvez avoir confiance dans la qualité de la structure métallique créée. Il convient également de respecter les plans, dessins et marquages prévus afin que le produit soit conforme aux exigences.

Les avantages du produit ne s'arrêtent pas là. Les avantages suivants peuvent être soulignés :

Durabilité d'un produit métallique.
Faible poids par rapport à d’autres modèles similaires.
Endurance.
Résistance aux dommages et aux facteurs environnementaux négatifs.
Nœuds solides qui contribuent à la résistance à tout type de charge.
Possibilité d'économiser de l'argent grâce à auto-assemblage, puisque le produit métallique fini n'est pas bon marché.

Caractéristiques structurelles des fermes

Une ferme de tuyaux profilés a caractéristiques, dont il faut se souvenir à l'avance. En fonction de la division, certains paramètres peuvent être distingués. La valeur principale est le nombre de ceintures. On distingue les types suivants :

Le deuxième paramètre important, sans lequel un dessin de ferme ne peut être créé, sont les contours et la forme. Selon ces dernières, on distingue des fermes cintrées droites, à pignon ou à un seul pas. Le long du contour, vous pouvez également diviser les structures métalliques en plusieurs options. Le premier concerne les modèles avec une ceinture parallèle. Ils sont considérés solution optimale pour créer toit souple. Le support métallique est extrêmement simple et ses composants sont identiques, les dimensions de la grille sont les mêmes que celles des tiges, ce qui facilite l'installation.

La deuxième option concerne les structures métalliques à un pas. Ils sont basés sur des composants rigides qui offrent une résistance aux charges externes. La création d'une telle conception se caractérise par un matériau économique et des coûts donc faibles. Le troisième type est celui des fermes polygonales. Ils se distinguent par une installation fastidieuse et plutôt complexe, et l'avantage est leur capacité à supporter un poids important. La quatrième option concerne les fermes triangulaires constituées de tubes profilés. Ils sont utilisés si vous envisagez de créer une ferme métallique avec un grand angle d'inclinaison, mais l'inconvénient sera la présence de déchets après la construction.

Le prochain paramètre important est l’angle d’inclinaison. En fonction de cela fermes métalliques Les tubes profilés sont divisés en trois groupes principaux. Le premier groupe comprend les structures métalliques avec un angle d'inclinaison de 22 à 30 degrés. Dans ce cas, la longueur et la hauteur du produit sont représentées dans un rapport de 1:5. Parmi les avantages d’une telle structure métallique figure son faible poids. Le plus souvent, les fermes triangulaires métalliques sont créées de cette façon.

Dans ce cas, il peut être nécessaire d'utiliser des contreventements montés de haut en bas si la hauteur de portée dépasse 14 mètres. Dans la membrure supérieure, il y aura un panneau de 150 à 250 cm de long, ce qui permettra d'obtenir une structure avec deux ceintures et un nombre pair de panneaux. À condition que la portée soit supérieure à 20 mètres, une structure métallique sous-chevrons doit être installée, la reliant aux colonnes de support.

Le deuxième groupe comprend les fermes constituées de tuyaux carrés ou de tuyaux ondulés et d'autres variétés, si l'angle d'inclinaison est de 15 à 22 degrés. Le rapport hauteur/longueur atteint 1:7. Longueur maximale le cadre ne doit pas dépasser 20 mètres. S'il est nécessaire d'augmenter la hauteur, des procédures supplémentaires sont nécessaires, par exemple une ceinture cassée est créée.

Le troisième groupe comprend les structures métalliques avec un angle d'inclinaison inférieur à 15 degrés. Dans ces projets, un système de chevrons trapézoïdaux est utilisé. Ils ont en outre des stands courts. Cela permet d'augmenter la résistance à la flèche longitudinale. Si monté toit en pente, dont l'angle d'inclinaison atteint 6 à 10 degrés, il est nécessaire d'envisager une forme asymétrique. La division de la travée peut varier en fonction des caractéristiques de conception et peut atteindre sept, huit ou neuf parties.

Séparément, il y a une ferme Polonceau, qui est assemblée de vos propres mains. Il est représenté par deux fermes triangulaires reliées par une attache. Cela élimine l'installation de longues entretoises qui devraient être situées dans les panneaux centraux. De ce fait, le poids de la structure sera optimal.

Comment calculer correctement la verrière ?

Le calcul et la fabrication des fermes à partir de tubes profilés doivent être basés sur les exigences de base spécifiées dans le SNiP. Lors des calculs, il est important d'établir un dessin du produit, sans lequel une installation ultérieure sera impossible. Dans un premier temps, vous devez préparer un diagramme qui indiquera les principales relations entre la pente du toit et la longueur de la structure dans son ensemble. Il convient notamment de prendre en compte les éléments suivants :

Contour des ceintures de soutien. Ils permettront de déterminer la fonction de la structure métallique, l'angle d'inclinaison et le type de toiture.
Lors de la sélection, il est nécessaire de respecter le principe d'économie, à moins que les exigences ne suggèrent le contraire.
Les dimensions sont calculées en tenant compte des charges sur la structure. Il est important de se rappeler que les angles des chevrons peuvent varier, mais le panneau doit les correspondre.
Le dernier calcul concerne l'espacement entre nœuds. Le plus souvent, il est choisi en fonction de la largeur du panneau.

Il ne faut pas oublier qu'augmenter la hauteur de vos propres mains entraînera une augmentation de la capacité portante. Dans ce cas, le manteau neigeux ne sera pas retenu sur la toiture. Pour renforcer davantage la structure métallique, vous devrez installer des raidisseurs. Pour déterminer les dimensions de la ferme, vous devez être guidé par les données suivantes :

les structures jusqu'à 4,5 mètres de large sont assemblées à partir de pièces de dimensions 40x20x2 mm ;
les produits d'une largeur de 5,5 mètres sont créés à partir de composants mesurant 40x40x2 mm ;
si la largeur de la structure dépasse 5,5 mètres, il est optimal de choisir des pièces de 40x40x3 mm ou 60x30x2 mm.

Ensuite, vous devez calculer l'inclinaison, pour cela, prendre en compte la distance entre l'un et l'autre support de voilure. Il est souvent standard et atteint 1,7 mètre. Si vous enfreignez cette règle tacite, la solidité de la structure risque d’être quelque peu compromise. Une fois que tous les paramètres requis ont été calculés, il est nécessaire d'obtenir un schéma de conception. Pour ce faire, utilisez un programme pour atteindre la force requise. La plupart des programmes portent un nom similaire au processus qu'ils exécutent. Vous pouvez choisir le programme « Calcul des fermes », « Calcul des fermes 1.0 » et d'autres programmes similaires.

Lors du calcul, veillez à prendre en compte le coût d'une tonne de métal lors de l'achat, ainsi que le coût de fabrication de la structure métallique elle-même, c'est-à-dire le coût du soudage, du traitement avec un composé anticorrosion et de l'installation. Il reste maintenant à comprendre comment souder une ferme à partir d'un tube profilé.

Pour que le soudage des fermes soit de haute qualité, il est nécessaire de suivre un certain nombre de recommandations. Parmi eux figurent les suivants :

Pour que la conception soit conforme aux exigences, il est important de respecter un certain algorithme de fonctionnement. Dans un premier temps, le site est balisé. Pour ce faire, des supports verticaux et des pièces encastrées sont installés. Si nécessaire, des tubes profilés métalliques peuvent être immédiatement placés dans les fosses et bétonnés. L'installation des supports verticaux est vérifiée avec un fil à plomb, et pour vérifier le parallélisme, le cordon est tiré.

Le calcul des fermes est un programme utilisé pour calculer les fermes planes.

Usage

Grâce à ce logiciel, vous pourrez déterminer la charge des structures du type sélectionné (même celles en bois sont supportées), ainsi qu'évaluer le niveau de leur résistance et de leur stabilité. Cela permettra d’identifier toutes les lacunes et erreurs qui « passent » parfois inaperçues dès la phase de conception.

Fonctionnel

Cette solution est une version améliorée du programme, dont nous avons parlé dans une autre revue. C'est à Crystal que le mode de calcul des fermes a été emprunté. Cependant, bien entendu, la « ferme » a des fonctionnalités beaucoup plus développées et améliorées que son prédécesseur. Par exemple, le développeur a utilisé dans son produit les prototypes que l'on retrouve le plus souvent dans ce domaine d'activité. De plus, beaucoup plus a été ajouté au catalogue des barres transversales plus d'options, que dans Crystal. De plus, la fenêtre de sélection de l’acier est devenue plus conviviale.

Le travail avec le programme de calcul de fermes s'effectue dans mode automatique. L'utilisateur n'aura pas à générer indépendamment un modèle de ferme, puisque le calcul sera effectué en conséquence modèle prêt à l'emploi, sélectionnés dans le catalogue. La construction d'un schéma de calcul des forces et d'un schéma géométrique s'effectue dans AutoCad, ce qui est bien plus pratique pour un spécialiste qu'un rapport ordinaire dans éditeur de texte. En plus de créer une ferme dans ce programme, vous pouvez également importer ici des projets créés dans d'autres logiciels (format DFX).

Principales caractéristiques

calcul des fermes plates de toutes structures constituées du matériau sélectionné ;
l'utilisation de prototypes prêts à l'emploi, qui élimine le besoin de « dessiner » la ferme vous-même ;
calcul complet des formules avec des descriptions détaillées et des références aux SNiP ;
prise en charge des ordinateurs avec n'importe quelle version de Windows ;
interface simple et claire (entièrement en russe) ;
compatibilité avec toutes les normes établies;
diffusion gratuite.

En utilisant un tube profilé pour installer des fermes, vous pouvez créer des structures conçues pour des charges élevées. Les structures métalliques légères conviennent à la construction de structures, à la disposition de cadres de cheminées, à l'installation de supports de toiture et d'auvents. Le type et les dimensions des fermes sont déterminés en fonction de l'utilisation spécifique, qu'il s'agisse ménage ou secteur industriel. Il est important de calculer correctement une ferme constituée d'un tube profilé, sinon la structure pourrait ne pas résister aux charges opérationnelles.

Auvent en treillis en arc

Types de fermes

Les fermes métalliques fabriquées à partir de tuyaux laminés nécessitent beaucoup de main-d'œuvre à installer, mais elles sont plus économiques et plus légères que les structures constituées de poutres pleines. Un tube profilé, fabriqué à partir d'un tube rond par traitement à chaud ou à froid, a en section transversale la forme d'un rectangle, d'un carré, d'un polyèdre, d'un ovale, d'un semi-ovale ou d'un ovale plat. Il est plus pratique d'installer des fermes à partir de tuyaux carrés.

Une ferme est une structure métallique qui comprend une membrure supérieure et inférieure, ainsi qu'un treillis entre elles. Les éléments du treillis comprennent:

support – situé perpendiculairement à l’axe ;
renfort (entretoise) – installé à un angle par rapport à l’axe ;
sprengel (jambe auxiliaire).

Éléments structurels ferme métallique

Les fermes sont principalement conçues pour couvrir des travées. Grâce aux nervures de raidissement, elles ne se déforment pas même lors de l'utilisation de structures longues sur des structures de grandes portées.

La fabrication des fermes métalliques est réalisée au sol ou dans des conditions de production. Les éléments fabriqués à partir de tubes profilés sont généralement fixés ensemble à l'aide de Machine de soudage ou des rivets, des foulards et des matériaux appariés peuvent être utilisés. Pour monter la charpente d'un auvent, d'un auvent ou du toit d'un bâtiment permanent, les fermes finies sont soulevées et fixées au cadre supérieur selon les marquages.

Pour couvrir les travées, ils sont utilisés diverses options fermes métalliques. La conception peut être:

monopente;
gâble;
droit;
arqué.

Des fermes triangulaires constituées de tubes profilés sont utilisées comme chevrons, y compris pour l'installation d'un simple auvent en appentis. Les structures métalliques en forme d'arcs sont populaires en raison de leur esthétique. apparence. Mais les structures cintrées nécessitent les calculs les plus précis, car la charge sur le profilé doit être répartie uniformément.

Ferme triangulaire pour conception à pas unique

Caractéristiques de conception

Choisir la conception des fermes d'auvent parmi les tubes profilés, les auvents, systèmes de chevrons sous le toit dépend des charges opérationnelles calculées. Le nombre de ceintures varie:

des supports dont les composants forment un seul plan ;
structures suspendues, qui comprennent une membrure supérieure et inférieure.

En construction, vous pouvez utiliser des fermes avec des contours différents:

avec une courroie parallèle (l'option la plus simple et la plus économique, assemblée à partir d'éléments identiques) ;
triangulaire à un pas (chaque unité de support se caractérise par une rigidité accrue, grâce à laquelle la structure peut résister à de fortes charges externes, la consommation de matériau des fermes est faible);
polygonal (résiste aux charges des revêtements de sol lourds, mais est difficile à installer) ;
trapézoïdal (caractéristiques similaires aux fermes polygonales, mais cette option est de conception plus simple);
pignon triangulaire (utilisé pour la construction de toits à forte pente, caractérisés par une consommation élevée de matériaux et beaucoup de déchets lors de l'installation) ;
segmentaire (convient aux structures avec toiture en polycarbonate translucide ; l'installation est compliquée en raison de la nécessité de fabriquer des éléments arqués avec une géométrie idéale pour répartir uniformément les charges).

Contours des ceintures de treillis

Conformément à l'angle d'inclinaison, les fermes typiques sont divisées dans les types suivants:

Bases du calcul

Avant de calculer la ferme, il est nécessaire de sélectionner une configuration de toit appropriée, en tenant compte des dimensions de la structure, du nombre optimal et de l'angle d'inclinaison des pentes. Vous devez également déterminer quel contour de ceinture convient à l'option de toit sélectionnée - en tenant compte de toutes les charges opérationnelles sur le toit, y compris les précipitations, charge de vent, le poids des personnes effectuant des travaux d'aménagement et d'entretien d'un auvent réalisé à partir d'un tube profilé ou d'une toiture, d'installation et de réparation d'équipements sur la toiture.

Pour calculer une ferme fabriquée à partir d'un tube profilé, il est nécessaire de déterminer la longueur et la hauteur de la structure métallique. La longueur correspond à la distance que doit parcourir la structure, tandis que la hauteur dépend de l'angle d'inclinaison prévu de la pente et du contour choisi de la structure métallique.

Le calcul d'un auvent revient finalement à déterminer l'espacement optimal entre les nœuds de la ferme. Pour ce faire, vous devez calculer la charge sur la structure métallique et calculer le tube profilé.

Des charpentes de toit mal conçues constituent une menace pour la vie et la santé des personnes, car les structures métalliques minces ou insuffisamment rigides peuvent ne pas résister aux charges et s'effondrer. Par conséquent, il est recommandé de confier le calcul d'une ferme métallique à des professionnels connaissant les programmes spécialisés.

Si vous décidez d'effectuer les calculs vous-même, vous devez utiliser des données de référence, notamment des informations sur la résistance à la flexion du tuyau, et vous laisser guider par SNiP. Il est difficile de calculer correctement une structure sans les connaissances appropriées, il est donc recommandé de trouver un exemple de calcul d'une ferme typique de la configuration requise et de substituer les valeurs nécessaires dans la formule.

Au stade de la conception, un dessin d'une ferme à partir d'un tube profilé est établi. Des dessins préparés indiquant les dimensions de tous les éléments simplifieront et accéléreront la production de structures métalliques.

Dessin avec les dimensions des éléments

Nous calculons une ferme à partir d'un tube profilé en acier

La taille de la portée du bâtiment à couvrir est déterminée, la forme du toit est sélectionnée et angle optimal pente de la pente (ou des pentes).
Les contours appropriés des ceintures de structure métallique sont sélectionnés en tenant compte de la destination du bâtiment, de la forme et de la taille du toit, de l'angle d'inclinaison et des charges attendues.
Après avoir calculé les dimensions approximatives de la ferme, il est nécessaire de déterminer s'il est possible de fabriquer des structures métalliques en usine et de les livrer sur le chantier par la route, ou si le soudage des fermes à partir d'un tube profilé sera effectué directement sur le chantier. site en raison de la grande longueur et hauteur des structures.
Ensuite, vous devez calculer les dimensions des panneaux, sur la base d'indicateurs de charge pendant le fonctionnement du toit - constants et périodiques.
Déterminer hauteur optimale structures au milieu de la travée (H), utilisez les formules suivantes, où L est la longueur de la ferme :
- pour les membrures parallèles, polygonales et trapézoïdales : Н=1/8×L, tandis que la pente de la membrure supérieure doit être d'environ 1/8×L ou 1/12×L ;
- pour les structures métalliques de forme triangulaire : H=1/4×L ou H=1/5×L.
L'angle d'installation des renforts de grille varie de 35° à 50°, la valeur recommandée est de 45°.
L'étape suivante consiste à déterminer la distance entre les nœuds (elle correspond généralement à la largeur du panneau). Si la longueur de la portée dépasse 36 mètres, il est nécessaire de calculer la portance de construction - la flexion inverse qui affecte la structure métallique sous charges.
Sur la base de mesures et de calculs, un schéma est en cours de préparation selon lequel les fermes à partir d'un tube profilé seront fabriquées.

Fabrication d'une structure à partir d'un tube profilé

Pour garantir la précision nécessaire des calculs, utilisez une calculatrice de construction - adaptée programme spécial. Vous pourrez ainsi comparer vos calculs et ceux du logiciel afin d'éviter de gros écarts de tailles !

Structures cintrées : exemple de calcul

Pour souder une ferme pour un auvent en forme d'arc à l'aide d'un tube profilé, il est nécessaire de calculer correctement la structure. Considérons les principes de calcul en utilisant l'exemple d'une structure proposée avec une portée entre les structures porteuses (L) de 6 mètres, un pas entre les arcs de 1,05 mètre, une hauteur de ferme de 1,5 mètre - une telle ferme cintrée est esthétique et peut résister à des charges élevées. La longueur de la flèche du niveau inférieur de la ferme cintrée est de 1,3 mètre (f) et le rayon du cercle dans la membrure inférieure sera égal à 4,1 mètres (r). L'amplitude de l'angle entre les rayons : a=105,9776°.

Diagramme avec dimensions auvent voûté

Pour la ceinture inférieure, la longueur du profil (mн) est calculée à l'aide de la formule :

mн = π×R×α/180, Où:

mн – longueur du profil à partir de la membrure inférieure ;

π – valeur constante (3.14) ;

R – rayon du cercle ;

α est l'angle entre les rayons.

En conséquence nous obtenons :

mн = 3,14×4,1×106/180 = 7,58 m

Les nœuds structurels sont situés dans des sections de la membrure inférieure avec un pas de 55,1 cm - il est permis d'arrondir la valeur à 55 cm pour simplifier l'assemblage de la structure, mais le paramètre ne doit pas être augmenté. Les distances entre les sections extrêmes doivent être calculées individuellement.

Si la portée est inférieure à 6 mètres, au lieu de souder des structures métalliques complexes, vous pouvez utiliser une poutre simple ou double en pliant l'élément métallique selon un rayon sélectionné. Dans ce cas, le calcul des fermes cintrées n'est pas requis, mais il est important de sélectionner la section correcte du matériau afin que la structure puisse résister aux charges.

Tube profilé pour l'installation de fermes : exigences de calcul

À dessins prêts à l'emploi les plafonds, principalement de grande taille, ont résisté aux tests de résistance tout au long de leur durée de vie, les produits de tuyauterie pour la fabrication de fermes sont sélectionnés en fonction de :

SNiP 07-85 (interaction de la charge de neige et du poids des éléments structurels) ;
SNiP P-23-81 (sur les principes de travail avec des tubes profilés en acier) ;
GOST 30245 (correspondance à la section transversale des tubes profilés et à l'épaisseur de paroi).

Les données de ces sources vous permettront de vous familiariser avec les types de tubes profilés et de choisir Meilleure option en tenant compte de la configuration de la section transversale et de l'épaisseur de paroi des éléments, caractéristiques de conception fermes.

Abri de voiture en tuyaux roulés

Il est recommandé de fabriquer des fermes à partir de tuyaux laminés Haute qualité, pour les structures cintrées, il est conseillé de choisir l'acier allié. Pour que les structures métalliques résistent à la corrosion, l'alliage doit contenir un pourcentage élevé de carbone. Les structures métalliques en acier allié ne nécessitent pas de peinture de protection supplémentaire.

En sachant fabriquer une ferme en treillis, vous pouvez monter un cadre fiable sous un auvent ou un toit translucide. Il est important de prendre en compte un certain nombre de nuances.

Les structures les plus durables sont montées à partir de profilés métalliques de section transversale en forme de carré ou de rectangle en raison de la présence de deux nervures de raidissement.
Les principaux composants de la structure métallique sont fixés les uns aux autres à l'aide d'angles et de punaises appariés.
Lors de l'assemblage des pièces du cadre dans la membrure supérieure, il est nécessaire d'utiliser des angles de poutre en I, et ils doivent être connectés sur le petit côté.
L'appariement des parties de la ceinture inférieure est assuré par l'installation de coins équilatéraux.
Lors de l'assemblage des parties principales de structures métalliques de grande longueur, des plaques aériennes sont utilisées.

Il est important de comprendre comment souder une ferme à partir d'un tube profilé si la structure métallique doit être assemblée directement sur chantier de construction. Si vous n'avez pas de compétences en soudage, il est recommandé d'inviter un soudeur doté de matériel professionnel.

Soudage d'éléments de ferme

Les crémaillères à structure métallique sont montées à angle droit, les croisillons sont montés à un angle de 45°. Dans un premier temps, nous découpons les éléments du tube profilé conformément aux dimensions indiquées sur le dessin. Nous assemblons la structure principale au sol et vérifions sa géométrie. Ensuite on cuisine cadre assemblé, en utilisant des cornières et des plaques de recouvrement si nécessaire.

Nous veillons à vérifier la solidité de chaque soudure.. La solidité et la fiabilité des structures métalliques soudées, leur Capacité de chargement. Les fermes finies sont soulevées et fixées au harnais, en respectant l'étape d'installation selon le projet.

Un auvent est une structure architecturale simple utilisée à diverses fins. Dans la plupart des cas, elle est réalisée en l'absence de garage couvert à la campagne ou afin de protéger la zone de loisirs des forts rayons du soleil. Pour garantir la fiabilité et la solidité d'un bâtiment d'une si petite taille, vous devrez calculer la verrière. À terme, il sera possible d'obtenir des données permettant de déterminer quelles fermes seront utilisées et comment elles devront être brassées.

Le schéma de fixation des tubes profilés est visible sur la Fig. 1.

La figure 1 montre un schéma de fixation des tuyaux

Comment calculer les fermes d'un auvent de vos propres mains ?

Afin de calculer une telle structure pour un auvent, vous devrez préparer :

Calculatrice et logiciel spécial ;
SNiP 2.01.07-85 et SNiP P-23-81.

Lors de l'exécution des calculs, vous devrez effectuer les étapes suivantes :

Tout d’abord, vous devrez sélectionner une disposition de ferme. A cet effet, les futurs contours sont déterminés. Le contour doit être choisi en fonction des fonctions principales de la verrière, du matériau et d'autres paramètres ;
Après cela, il faudra déterminer les dimensions de la structure à fabriquer. La hauteur dépendra du type de toit et du matériau utilisé, du poids et d'autres paramètres ;
Si la portée dépasse 36 m, vous devrez effectuer des calculs pour l'ascenseur de chantier. DANS dans ce cas cela signifie une flexion extinguible inversée due aux charges sur la ferme ;
Il est nécessaire de déterminer les dimensions des panneaux de construction, qui doivent correspondre aux distances entre les éléments individuels assurant le transfert des charges ;
A l'étape suivante, la distance entre les nœuds est déterminée, qui est le plus souvent égale à la largeur du panneau.

Lorsque vous effectuez des calculs, suivez ces conseils :

Vous devrez calculer exactement toutes les valeurs. Il faut savoir que le moindre défaut entraînera des erreurs dans le processus de réalisation de tous les travaux de fabrication de la structure. Si vous n'êtes pas sûr de propre force, il est alors recommandé de contacter immédiatement des professionnels expérimentés dans la réalisation de tels calculs ;
Pour faciliter votre travail, vous pouvez utiliser projets terminés, dans lequel il ne reste plus qu'à substituer les valeurs existantes.

Cette photo montre un abri métallique

Lors du calcul d'une ferme, il ne faut pas oublier que si sa hauteur augmente, la capacité portante augmentera également. DANS heure d'hiver la neige ne s'accumulera pratiquement pas sur une telle canopée tout au long de l'année. Afin d'augmenter la résistance de la structure, plusieurs raidisseurs solides doivent être installés.

Pour construire une ferme, il est préférable d'utiliser un tuyau en fer, léger, très résistant et rigide. Lors du processus de détermination des dimensions d'un tel élément, vous devrez prendre en compte les données suivantes :

Pour les petites structures dont la largeur peut atteindre 4,5 m, vous devrez utiliser un tuyau métallique de 40x20x2 mm ;
Pour les structures dont la largeur est inférieure à 5,5 m, vous devez utiliser un tuyau de dimensions 40x40x2 mm ;
Si la largeur de la ferme est supérieure à 5,5 m, il est préférable d'utiliser un tuyau de 60x30x2 mm ou 40x40x3 mm.

Lors de la planification du pas des fermes, il convient de tenir compte du fait que la distance maximale possible entre les tuyaux de la verrière est de 1,7 m. Ce n'est que dans ce cas qu'il sera possible de préserver la fiabilité et la résistance de la structure.

Un exemple de calcul de fermes pour un auvent

A titre d'exemple, nous considérerons une verrière de 9 m de large avec une pente de 8°. La portée de la structure est de 4,7 m. Les charges de neige pour la région sont de 84 kg/m² ;
Le poids de la ferme est d'environ 150 kg (vous devez prévoir une petite marge pour la résistance). La charge verticale est de 1,1 t par rack d'une hauteur de 2,2 m ;
Une extrémité de la ferme reposera sur le mur du bâtiment en brique et l'autre sur une colonne pour soutenir l'auvent à l'aide de boulons d'ancrage. Utilisé pour faire une ferme Tuyau carré 45x4 mm. Il convient de noter qu'un tel appareil est assez pratique à utiliser ;
Il est préférable de réaliser des fermes avec des membrures parallèles. La hauteur de chaque élément est de 40 cm.Un tuyau d'une section de 25x3 mm est utilisé pour les croisillons. Un tuyau de 35x4 mm est utilisé pour les membrures inférieures et supérieures. Les visières et autres éléments devront être soudés les uns aux autres, l'épaisseur de paroi sera donc de 4 mm.

A terme, vous pourrez obtenir les données suivantes :

Résistance de calcul pour l'acier : Ry = 2,45 T/cm² ;
Facteur de fiabilité - 1 ;
Portée de la ferme - 4,7 m ;
Hauteur de la ferme - 0,4 m ;
Le nombre de panneaux pour la membrure supérieure de la structure est de 7 ;
Les coins devront être cuits un à la fois.

Toutes les données nécessaires aux calculs peuvent être trouvées dans des ouvrages de référence spéciaux. Cependant, les professionnels recommandent de faire des calculs type similaire en utilisant logiciel. Si une erreur est commise, les fermes fabriquées s'effondreront sous l'influence des charges de neige et de vent.

Comment calculer une ferme pour un auvent en polycarbonate ?

La verrière est une structure complexe, donc avant d'acheter une certaine quantité de matériel, vous aurez besoin d'un devis. Le cadre de support doit pouvoir résister à n'importe quelle charge.

Afin d'effectuer un calcul professionnel d'une structure en polycarbonate, il est recommandé de demander l'aide d'un ingénieur expérimenté dans de tels travaux. Si la verrière est une structure distincte et non une extension d'une maison privée, les calculs deviendront alors plus compliqués.

La toiture des rues se compose de poteaux, de solives, de fermes et de revêtements. Ce sont ces éléments qu’il faudra calculer.

Si vous envisagez de réaliser un auvent arqué en polycarbonate, vous ne pouvez pas vous passer de fermes. Les fermes sont des dispositifs qui relient les solives et les poteaux de support. La taille de la verrière dépendra de ces éléments.

Les auvents en polycarbonate, basés sur des fermes métalliques, sont assez difficiles à fabriquer. Le cadre correct sera capable de répartir la charge sur les poteaux de support et les solives, tandis que la structure de l'auvent ne s'effondrera pas.

Pour l'installation du polycarbonate, il est préférable d'utiliser des tuyaux profilés. Le calcul principal d’une ferme consiste à prendre en compte le matériau et la pente. Par exemple, pour un pas simple structure suspendue appliqué avec une légère pente forme irrégulière fermes. Si la structure présente un petit angle, des fermes métalliques en forme de trapèze peuvent être utilisées. Plus le rayon de la structure en arc est grand, moins il y a de possibilité de rétention de neige sur le toit. Dans ce cas, la capacité portante de la ferme sera élevée (Fig. 2).

La figure 2 montre un futur auvent recouvert de polycarbonate

Si vous utilisez une ferme simple avec une maison de 6x8 m, alors les calculs seront les suivants :

Le pas entre les piliers de support est de 3 m ;
Nombre de poteaux métalliques - 8 pièces ;
La hauteur des fermes sous les élingues est de 0,6 m ;
Pour installer le revêtement de toiture, vous aurez besoin de 12 tubes profilés de dimensions 40x20x0,2 cm.

Dans certains cas, des économies peuvent être réalisées en réduisant la quantité de matière. Par exemple, au lieu de 8 racks, vous pouvez en installer 6. Vous pouvez également raccourcir le revêtement du cadre. Cependant, il n'est pas recommandé de permettre une perte de rigidité, car cela pourrait conduire à la destruction de la structure.

Calcul détaillé de la ferme et de l'arc de l'auvent

Dans ce cas, un calcul sera effectué pour l'auvent dont les fermes sont installées par incréments de 1 M. La charge sur ces éléments du revêtement est transférée exclusivement aux nœuds de la ferme. Les tôles ondulées sont utilisées comme matériau de toiture. La hauteur de la ferme et de l'arc peut être quelconque. S'il s'agit d'un auvent adjacent au bâtiment principal, le principal limiteur est la forme du toit. Dans la plupart des cas, il ne sera pas possible de faire dépasser la hauteur de la ferme à 1 m. Compte tenu du fait que vous devrez réaliser des barres transversales entre les colonnes, la hauteur maximale sera de 0,8 m.

Un schéma de la verrière par ferme est visible sur la Fig. 3. Bleu les poutres de revêtement sont indiquées, en bleu se trouve la ferme qu'il faudra calculer. Couleur violette les poutres ou fermes sur lesquelles reposeront les colonnes sont indiquées.

Dans ce cas, 6 fermes triangulaires seront utilisées. La charge sur les éléments extérieurs sera plusieurs fois inférieure à celle sur le reste. Dans ce cas, les fermes métalliques seront en porte-à-faux, c'est-à-dire que leurs supports ne sont pas situés aux extrémités des fermes, mais dans les nœuds illustrés sur la Fig. 3. Ce schéma vous permet de répartir uniformément la charge.

La figure 3 montre un schéma d'abri pour les fermes

La charge de calcul est Q = 190 kg, tandis que la charge de neige est de 180 kg/m². Grâce aux sections, il est possible de calculer les efforts dans toutes les tiges de la structure, tout en tenant compte du fait que la ferme et la charge sur cet élément sont symétriques. Par conséquent, il sera nécessaire de calculer non pas toutes les fermes et tous les arcs, mais seulement certains d'entre eux. Pour naviguer librement grandes quantités tiges pendant le processus de calcul, les tiges et les nœuds sont marqués.

Formules que vous devrez utiliser lors du calcul

Il faudra déterminer les efforts dans plusieurs truss rods. Pour ce faire, utilisez l'équation d'équilibre statique. Les nœuds des éléments ont des charnières, donc la valeur des moments de flexion aux nœuds de la ferme est 0. La somme de toutes les forces relatives aux axes x et y est également 0.

Vous devrez créer une équation de moments par rapport au point 3 (e) :

M3 = -Ql/2 + N2-a*h = 0, où l est la distance du point 3 au point d'application de la force Q/2, qui est de 1,5 m, et h est le bras de la force N2-a .

La ferme a une hauteur de conception de 0,8 m et une longueur de 10 m. Dans ce cas, la tangente de l'angle a sera tga = 0,8/5 = 0,16. Valeur d'angle a = arctga = 9,09°. En fin de compte h = lsina. De là découle l’équation :

N2-a = Ql/(2lsina) = 190/(2*0,158) = 601,32 kg.

De la même manière, la valeur de N1-a peut être déterminée. Pour ce faire, vous devrez créer une équation des moments par rapport au point 2 :

M2 = -Ql/2 + N1-a*h = 0 ;

N1-a = Q/(2tga) = 190/(2*0,16) = 593,77 kg.

Vous pouvez vérifier l'exactitude des calculs en établissant l'équation des forces :

EQy = Q/2 - N2-asina = 0 ; Q/2 = 95 = 601,32 * 0,158 = 95 kg ;

EQx = N2-acosa - N1-a = 0 ; N1-a = 593,77 = 601,32 * 0,987 = 593,77 kg.

Les conditions d’équilibre statistique sont remplies. N'importe quelle équation de force utilisée dans le processus d'essai peut être utilisée pour déterminer les forces dans les éléments. D'autres calculs de fermes sont effectués de la même manière, les équations ne changeront pas.

Ça vaut la peine de le savoir schéma de conception peut être composé de manière à ce que toutes les forces longitudinales soient dirigées à partir des sections transversales. Dans ce cas, le signe « - » devant l'indicateur de force, obtenu lors des calculs, indiquera qu'une telle tige fonctionnera en compression.

Afin de déterminer la force dans tige, il faudra d'abord déterminer la valeur de l'angle y : h = 3siny = 2,544 m.

Une ferme de verrière à faire soi-même est facile à calculer. Il suffit de connaître les formules de base et de pouvoir les utiliser.

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