Навесы делают для защиты от дождя и солнца мест отдыха на свежем воздухе, крыльца, игровых площадок. Парковка для авто под навесом удобней, чем стоянка под открытым небом. Сварка навеса из профильных труб доступна даже новичкам. Однако, чтобы построить надежную и долговечную конструкцию, необходимо уметь правильно выбирать материал и знать, как сваривать фермы из профильной трубы.
Фермы — основа навеса
Технологический процесс
1. Подготовка металла к сварке: низколегированные стали разрезают на заготовки газовой, плазменной или воздушно-дуговой резкой с последующей зачисткой участков нагрева резцовыми или абразивными инструментами до удаления следов огневой резки. Перед сборкой стыка свариваемые кромки на ширину до 20 мм зачищают до металлического блеска и обезжиривают. Стыки собирают в сборочных приспособлениях или с помощью прихваток. Их ставят с применением присадочных проволок той же марки, какой будет выполнена сварка.
Высота прихватки равна 0,6 — 0,7 толщины свариваемых деталей, но не менее 3 мм, при толщине стенки до 10 мм или 5-8 мм при толщине стенки более 10 мм. Прихватки необходимо выполнять с полным проваром. Их поверхность должны быть тщательно зачищена. Прихватки, имеющие недопустимые дефекты следует удалить механическим способом. Сварочную проволоку в течение 1,2 — 2 ч прокаливают при температуре 150 — 250?С. Ржавчина на проволоке резко ухудшает стабильность процесса сварки. Удалять ржавчину рекомендуется травлением проволоки в 5 % — ном растворе соляной кислоты с последующим прокаливанием 1,5 — 2 ч при температуре 150 — 250?С.
2. Технологический процесс сварки металлической фермы начинается с изготовления ее элементов — уголков, швеллеров, косынок и т. п. по заданным чертежам. Изготовленные элементы фермы собирают на стеллаже или в стапелях и скрепляют короткими сварными швами. Последовательность наложения сварных швов при сварке фермы, собранной на прихватках, должна выполняться в соответствии с технологией, предусматривающей получение минимальных короблений, допустимых без последующей рихтовки фермы — порядок сварки узлов всегда следует вести от середины фермы к ее концам.
1. На стеллажах, пользуясь фиксаторами, ограничителями и закрепляющими устройствами, выкладывают согласно чертежу первые ветви верхнего и нижнего пояса фермы.
2. В узловых точках поясов устанавливают косынки, прижимают их струбцинами или скобками к ветвям поясов и прихватывают.
3. Проверяют правильность положения поясов и узловых точек, измеряя линейкой или струной по направлению стоек, раскосов и связей их теоретическую длину между взаимно противоположными точками и одновременно наносят на косынках риски по направлению элементов решетки.
4. Выкладывают первые ветви стоек и раскосов, выдерживая величину минуса в каждом узле и, ориентируясь по совпадению рисок на косынках и на концах стержней решетки, прижимают стержни к косынкам и ставят прихватки.
5. Кантуют собранную ветвь фермы на 180°, выкладывают согласно чертежу прокладки на поясах и элементах решетки, прижимают их и прихватывают.
6. Выкладывают вторые ветви поясов, стоек, раскосов и связей, ориентируясь по первой ветви каждого элемента, прижимают их и прихватывают к косынкам и прокладкам.
7. Производят сварку собранной фермы. Сварку узлов начинают от середины фермы и ведут симметрично к ее концам. В каждом узле сначала приваривают косынки к поясам, а затем стойки и раскосы к косынкам.
8. Кантуют второй раз ферму на 180° и производят в таком же порядке сварку узлов со стороны первых ветвей поясов, стоек и раскосов.
9. После сварки всех швов ферма подвергается заключительным операциям, по окончании которых поступает в склад готовой продукции.
Сварка навеса из профильных труб
Навесы часто устанавливают во дворе, чтобы защититься от дождя и яркого солнца, одновременно находясь на свежем воздухе. Сварка ферм для навеса из профильных труб – это несложная работа, но требующая знаний по расчету, подбору материалов и сборки конструкции.
Обладая некоторыми навыками по сварке, можно получить красивое и надежное укрытие для автомобиля или небольшой навес над крыльцом.
Факторы, влияющие на расчет
Перед началом работ потребуется определиться с размерами и высотой конструкции. Эта работа проводится в несколько этапов.
Сначала следует определиться с укрывным материалом. Наиболее востребованы навесы из поликарбоната из-за легкости ипрочности. От выбора материала зависит количество ферм и шаг установки стоек. Для небольшого козырька изготовление ферм не требуется.
До сварки и других работ надо выполнить эскиз навеса из профильных труб, на котором определяются размеры и тип ферм, размеры деталей. Лучше сделать отдельную специализацию, с размерами профилей и длиной деталей.
При порезке такая схема поможет не ошибиться и сэкономит материал. Чертежи или эскиз навеса можно выполнить на ноутбуке с помощью специальной программы или начертить от руки.
Точные размеры можно получить только на месте установки и изготовления навеса. При этом необходимо учесть способ установки и закрепления всех стоевых деталей.
Если навес одной стороной прилегает к стене, можно изготовить закладные детали и закрепить их в местах монтажа ферм.
Что учитывать при постройке
При сварке и монтаже навеса возле одной из стен здания, длину и ширину опорной конструкции лучше сделать несколько короче. Такая операция позволит обеспечить выпуск укрывного материала и сток дождевой воды в желоба. Еще одно преимущество способа – это экономия более 2-х м профильной трубы на каждой ферме.
Самый низкий срез навеса должен быть высотой не менее 2,2 м. При заезде газели, высоту следует увеличить до 2,6 м. Величина самого высокого места зависит от фантазии и возможностей бюджета.
Но следует учесть одно правило кровельщиков. Угол наклона ската крыши не должен превышать 120, поэтому общая высота конструкции должна быть менее 4-х м.
При расположении и выборе места, следует обязательно учитывать основные направления ветров и количество осадков характерных для региона.
В зависимости от этих значений подбирают размеры полок основного профиля для сварки, трубы на стойки и квадрата на раскрепления. Для основных частей навеса из профильных труб подготавливают отдельный чертеж со всеми размерами, местами раскреплений и жесткостей.
Вариантов формы крыши навесов довольно много – односкатные, арочные, двускатные (домиком), сложные. Каждая конструкция имеет свои минусы и плюсы.
Самая распространенная – односкатная крыша, сварка которой не представляет трудностей. Угол наклона фермы не должен быть менее 8%. При несоблюдении этого значения на крыше навеса в зимнее время будет собираться снег, и такой козырек долго не прослужит.
Достоинства профильных труб
Фермы из квадратных профильных труб имеют ряд преимуществ перед другим металлопрокатом:
- материал отличается хорошей стойкостью к высоким температурам. Целостность и отсутствие деформаций при пожаре – это один из основных плюсов профильных труб;
- форма квадрата и четыре ребра жесткости позволяют профилю выдерживать большие нагрузки;
- загибать профили достаточно просто. С помощью профильной трубы можно придавать конструкции различные виды;
- общий вес конструкции намного меньше, чем у навесов с такими же размерами, изготовленными из другого металлопроката;
- материал служит долгое время.
Чтобы выполнить весь цикл работ, включая сварку и покраску, нужно провести несколько основных операций. Для наглядности примем размеры конструкций с габаритами обычного гаража для автомобиля – 6 м длиной и 4 м шириной. Одна сторона крепится к стене здания.
Подготовительные работы
Для такого навеса достаточно будет использовать для сварки профиль с полкой 30 мм. Толщину стенки берут 1,5 мм. Толще не нужно, это только увеличит стоимость конструкции.
Самый простой и надежный вариант навеса – односкатный. Длина верхнего ската в рассматриваемом случае будет 3900 мм, нижний отрезок уменьшаем на 80 мм, поэтому ферма на краю зарезается под угол для соединения.
Размер самой большой распорки между горизонтальными трубами фермы будет 600 мм, всего делают 7 распорок на всю деталь конструкции. Для лучшего соединения первую ферму навеса собирают на ровной поверхности.
Стыкуют и проводят сварку узкого края. Затем монтируют широкую распорку и варят стыки. Размечают место установки следующего ребра жесткости, замеряют размер, отрезают заготовку и монтируют ее в конструкцию фермы. Операцию повторяют с оставшимися 5-ю ребрами, постепенно уменьшая их размер.
Теперь у нас есть точные размеры распоров фермы, а их понадобится еще 4 штуки. Надо нарезать всю заготовку для сборки ферм для навеса. Первая деталь, для удобства, будет служить шаблоном.
Далее выкладывают и закрепляют прижимами две основных плети, так же проводят сварку сначала крайних стыков и укладывают перемычки, прихватываем их, но не проваривая.
Прихватки обязательно ставить со всех сторон стыка для большей надежности предварительной сборки. Для прихваток выставляют небольшой сварочный ток – это поможет избежать лишних дырок в соединении.
Собрав конструкцию фермы, снимают ее с шаблона и проводят сварку в нижнем положении. Затем таким же способом собирают и обваривают оставшиеся фермы навеса.
Некоторые специалисты советуют сварить конструкцию с помощью косых распорок из профиля меньшего размера. Для спокойствия можно установить дополнительные ребра жесткости, но это потребует покупки дополнительного недешевого материала.
Поэтому, при желании, можно раскрепить первые 2 самых широких окна. Остальные лучше ужесточить, обварив на боковых стыках треугольные косынки из листового металла.
Особенности технологии изготовления решетчатых конструкций — ферм
Общим для решетчатых конструкций является наличие в узлах соединений нескольких отдельных стержней того или иного сечения.
Фермы, как и балки, работают на поперечный изгиб. Конструктивные формы балок проще, однако, при достаточно больших пролетах применение ферм оказывается более экономичным. Характерные схемы решеток ферм показаны на рис. 39. Треугольная (а) и раскосная (б) схемы являются основными. Фермы, воспринимающие нагрузки по верхнему или нижнему поясу, с целью уменьшения длины панели изготовляют по схемам, изображенным на рис. 39, в, г. Иногда применяют без раскосные фермы с жесткими узлами (рис. 39, д). По очертанию поясов фермы могут быть с параллельными поясами или с поясами, образованными ломаной линией (рис. 39, е). По назначению фермы разделяют на стропильные и мостовые.
Стропильные фермы работают при статической нагрузке. В качестве стержней используют прокатные и реже гнутые замкнутые сварные профили и трубы. В общем объеме производства фермы из парных прокатных уголков составляют около 90%. Стержни в узлах соединяют либо непосредственно, либо с помощью вспомогательных элементов дуговой сваркой. Перспективно применение точечной контактной сварки. Из-за статического характера нагружения стропильных ферм чувствительность к концентрации напряжений в точечных соединениях мала; в то же время контактная сварка обеспечивает значительное повышение производительности сборочносварочных работ.
Мостовые фермы работают при переменных нагрузках и нередко при низких климатических температурах, что определяет высокую чувствительность их сварных соединений к концентрации напряжений. Поэтому в процессе проектирования и изготовления сварных мостовых пролетных строений особое внимание уделяют предотвращению и устранению концентрации напряжений в сварных соединениях и узлах.
Решетчатые пролетные строения с ездой понизу применяют для железнодорожных мостов. Для автодорожных мостов более характерно использование стальных и сталежелезобетонных сплошностенчатых пролетных строений с ездой поверху.
Пространственные решетчатые конструкции башенного типа (например, радиомачты, радиобашни, буровые вышки) вследствие большой высоты подвергаются значительным ветровым нагрузкам, поэтому их изготовляют преимущественно из трубчатых элементов. Поскольку размеры этих конструкций превышают габарит железнодорожного подвижного состава, их монтируют из сваренных на заводе секций. Основные стойки башни располагаются по углам граней секций и являются поясами плоских ферм. Стойки составляются из отдельных труб стандартной длины и через приваренные к их торцам фланцы соединяются между собой болтами.
В особенно трудных условиях работают буровые вышки для добычи нефти и газа в открытом море на глубинах порядка 150.200 м. Помимо ветровой они испытывают значительные нагрузки от ударов волн. Поэтому в этих конструкциях используют трубы больших диаметров. Так, опоры буровых вышек для добычи нефти в Северном море на глубинах более 150 м сооружают из труб диаметром до 4270 мм при толщине стенок до 64 мм.
Сварка простой односкатной конструкции
Сначала составляется чертеж с размерами элементов. Без инженерного образования сделать расчет нагрузок не получится, поэтому следует привлечь специалиста или воспользоваться онлайн калькулятором. Зная характеристики навеса, можно поискать в свободном доступе подходящий чертеж.
Для защиты автомобиля от непогоды чаще всего строят односкатные навесы размером 4×6 м. Фермы треугольной формы изготавливаются из профиля 30×30×1,2 мм. Верхние трубы имеют длину 3,9 м, нижние — 3,1 м. Три вертикальные стойки для их соединения вырезаются из такого же профиля. Крайняя делается высотой 0,6 м, остальные — по степени убывания. Для увеличения прочности в получившиеся участки зигзагообразно устанавливаются семь раскосов сечением 20×20 мм.
Наиболее распространенные виды ферм по конструкции
Чаще всего в качестве каркаса кровли зданий и малых архитектурных форм используются металлические стропильные системы:
- треугольные;
- арочные.
При строительстве зданий, беседок и навесов в большинстве случаев при этом монтируется первый тип ферм из уголка и трубы. Такие конструкции могут свариваться как для односкатных, так и двухскатных крыш.
Арочные фермы более сложны в монтаже и обходятся дороже. Для их сборки в частном хозяйстве, помимо всего прочего, придется приобрести такое оборудование, как трубогиб. Основным преимуществом таких ферм, в сравнении с треугольными, является эстетическая привлекательность. В частных хозяйствах такие конструкции монтируются чаще всего при сборке навесов и козырьков привлекательной архитектуры и оформления, кованых и резных с покрытием из поликарбоната, гибкой черепицы, дранки.
Порядок сборки
Первым делом при самостоятельном монтаже металлических стропильных систем, конечно же, производят раскрой уголка и других металлических изделий, согласно чертежу. Далее:
- собирают конструкцию фермы на земле;
- тщательно проверяют ее геометрию с использованием угольника и уровня;
- сваривают собранный каркас с применением накладных пластин и уголков там, где это необходимо.
Порядок сборки фермы на земле обычно выглядит следующим образом:
- укладывают продольные трубы или уголки (при парной фермы сначала сваривают тавры);
- приваривают стойки;
- приваривают раскосы и перемычки.
На заключительном этапе сборки фермы проверяют в том числе и качество выполненных сварных швов. Конструкция, конечно же, должна получиться максимально надежной.
После того, как первая ферма будет готова, приступают к сборке следующей. Таким образом сваривают все опорные элементы стропильной системы сооружения.
Спаренные фермы
Такие системы на стойки и коробки часто монтируют тогда, когда длина пролета превышает 10-12 м. Цельная ферма данном случае будет весить очень много. А это в свою очередь вызовет трудности с ее транспортировкой и установкой на коробку. Поэтому для широких пролетов систему сначала разделяют на два фрагмента, а затем наверху соединяют затяжками и сваркой.
При проектировании и расчете парных ферм следует, помимо всего прочего, учитывать тот факт, что обе их части должны быть абсолютно идентичными. То есть половины не должны делиться на левую и правую. В противном случае при монтаже ферм на коробке здания может возникнуть путаница.
При сборке таких двойных конструкций наверху желательно использовать, помимо сварки, как можно больше болтовых соединений. В этом случае узлы получатся наиболее прочными.
Деревометаллические фермы
В целях экономии при строительстве зданий и малых архитектурных форм могут использоваться, помимо всего прочего, комбинированные опорные конструкции. К примеру, нижняя стяжка фермы, стойки и затяжки зачастую выполняются из трубы и уголка, а верхний пояс — из доски либо бруса.
Пиломатериалы для таких конструкций выбирают хорошо просушенные и с минимальным количеством сучков. Влажность бруса или досок должна составлять не более 12%. Перед использованием для сборки комбинированных опорных конструкций пиломатериалы желательно подсушить дополнительно в течение нескольких месяцев. В противном случае из-за усадки древесина в готовом каркасе в последующем может растрескаться (металл сохранит свои размеры).
Для того чтобы такие фермы получались более прочными, их обычно армируют. В большинстве случаев для этой цели используют стальной прут. Также деревометаллические фермы могут укрепляться стеклопластиковой арматурой. Стержни с древесиной соединяют обычно с применением эпоксидного клея. При этом арматуру пропускают внутри верхнего пояса (в клееных конструкциях).
Правила монтажа
При сборке металлических ферм кровель своими руками рекомендуется руководствоваться следующими правилами:
- Опорные вертикальные стойки-колонны больших металлических сооружений (навесов, зданий) лучше делать не из одинарного уголка, а из профильной трубы. Такой металлопрокат отличается большей прочностью. Из этого же материала желательно изготавливать и стойки самих ферм. Из уголков в таких конструкциях можно сделать раму и раскосы.
- Крепить между собой элементы конструкции фермы нужно с использованием прихваток и спаренных уголков.
- В верхнем поясе детали следует стыковать с применением двутавровых уголков.
- В нижнем поясе в сопряжениях используют равносторонние уголки.
- Для стыковки основных частей фермы, имеющих большую длину, следует применять накладные толстые стальные пластины.
Для того чтобы исключить возможность прогиба поясов, кровлю на металлической ферме монтируют так, чтобы ее вес приходился на узлы фермы из уголков.
