Fondamentaux du calcul des fermes : comptage manuel et machine. Comment fabriquer des fermes à partir d'un tuyau profilé - options de conception, sélection des matériaux Calcul d'une ferme métallique en ligne

23.06.2020

Stade II. Nous acquérons un profil de qualité

Ainsi, avant de rédiger de futures fermes, vous devez d'abord décider de ces points importants:

contours, taille et forme du futur toit;
matériau pour la fabrication des membrures supérieure et inférieure de la ferme, ainsi que de son treillis;

N'oubliez pas une chose simple : le cadre du tube profilé a des points dits d'équilibre, qu'il est important de déterminer pour la stabilité de l'ensemble de la ferme. Et il est très important de choisir sous cette charge matériel de qualité:

Les fermes sont construites à partir d'un tuyau profilé de tels types de sections: rectangulaire ou carrée. Ceux-ci sont délivrés Différentes tailles section et diamètre, avec différentes épaisseurs de paroi :

Nous conseillons ceux qui sont spécialement vendus pour les petits bâtiments : ceux-ci vont jusqu'à 4,5 mètres de long et ont une section de 40x20x2 mm.
Si vous faites des fermes de plus de 5 mètres, choisissez un profil avec des paramètres de 40x40x2 mm.
Pour une construction à grande échelle du toit d'un immeuble résidentiel, vous aurez besoin de tuyaux profilés avec les paramètres suivants : 40x60x3 mm.

La stabilité de l'ensemble de la structure est directement proportionnelle à l'épaisseur du profilé. N'utilisez donc pas de tuyaux pour la fabrication de fermes, qui sont uniquement destinées au soudage de crémaillères et de cadres - voici d'autres caractéristiques. Faites également attention à la méthode de fabrication du produit : par soudage électrique, formé à chaud ou formé à froid.

Si vous entreprenez de fabriquer vous-même de telles fermes, prenez des ébauches de section carrée - il est plus facile de travailler avec elles. Obtenez un profil carré de 3 à 5 mm d'épaisseur, qui sera suffisamment solide et proche dans ses caractéristiques des barres métalliques. Mais si vous faites une ferme juste pour une visière, vous pouvez privilégier une option plus économique.

Assurez-vous de considérer lors de la conception de la neige et charges de vent dans votre région. Après tout grande importance lors du choix d'un profil (en termes de charge), il a un angle d'inclinaison des fermes:

Vous pouvez concevoir plus précisément une ferme à partir d'un tuyau profilé à l'aide de calculatrices en ligne.

Nous notons seulement que la conception la plus simple d'une ferme à partir d'un tuyau profilé est de plusieurs montants et des niveaux horizontaux auxquels les chevrons du toit peuvent être fixés. Vous pouvez acheter vous-même un tel cadre prêt à l'emploi, même sur commande dans n'importe quelle ville de Russie.

Stade III. Nous calculons la contrainte interne des fermes

La tâche la plus importante et la plus responsable consiste à calculer correctement la ferme à partir du tuyau profilé et à sélectionner le format souhaité du treillis interne. Pour ce faire, nous avons besoin d'une calculatrice ou quelque chose de similaire. Logiciel, ainsi que quelques données tabulaires de SNiPs, qui pour cela :

SNiP 2.01.07-85 (impacts, charges).
SNiP p-23-81 (données sur les structures en acier).

Veuillez consulter ces documents si possible.

Forme et pente du toit

La ferme est nécessaire pour quel toit spécifique ? Cabanon, pignon, en forme de dôme, en arc ou en croupe ? L'option la plus simple, bien sûr, est la fabrication d'un auvent de hangar standard. Mais vous pouvez aussi calculer et fabriquer vous-même des fermes assez complexes :

La ferme standard se compose de : éléments importants, comme les courroies supérieures et inférieures, les crémaillères, les entretoises et les entretoises auxiliaires, également appelées sprengels. À l'intérieur des fermes, il y a un système de grille; des soudures, des rivets, des matériaux appariés spéciaux et des écharpes sont utilisés pour connecter les tuyaux.

Et, si vous allez faire un toit avec une forme complexe, alors de telles fermes seront une option idéale pour cela. Il est très pratique de les fabriquer selon un gabarit directement sur le sol, puis de les soulever ensuite.

Le plus souvent dans la construction d'un petit maison de campagne, un garage ou un vestiaire, on utilise les fermes dites Polonso - une conception spéciale de fermes triangulaires reliées par des bouffées, et la ceinture inférieure sort ici surélevée.

En fait, dans ce cas, afin d'augmenter la hauteur de la structure, la membrure inférieure est rendue brisée, puis elle est de 0,23 de la longueur de vol. Pour l'espace intérieur de la pièce c'est très pratique.

Ainsi, au total, il existe trois options principales pour fabriquer une ferme, en fonction de la pente du toit:

de 6 à 15° ;
de 15 à 20° ;
de 22 à 35°.

Quelle est la différence que vous demandez? Par exemple, si l'angle de la structure est petit, jusqu'à 15 ° seulement, il est alors rationnel de fabriquer des fermes de forme trapézoïdale. Et en même temps, il est tout à fait possible de réduire le poids de la structure elle-même, en prenant en hauteur de 1/7 à 1/9 de la longueur totale du vol.

Ceux. suivez cette règle: plus le poids est faible, plus la hauteur de la ferme est grande. Mais si nous avons déjà une forme géométrique complexe, vous devez choisir un autre type de ferme et de caillebotis.

Types de fermes et formes de toit

Voici un exemple de fermes spécifiques pour chaque type de toiture (simple, double, complexe) :

Regardons les types de fermes :

triangulaire les fermes sont un classique pour faire la base des pentes de toit abruptes ou des hangars. La section transversale des tuyaux pour ces fermes doit être choisie en tenant compte du poids des matériaux de toiture, ainsi que du fonctionnement du bâtiment lui-même. Les fermes triangulaires sont bonnes parce qu'elles ont formes simples sont faciles à calculer et à mettre en œuvre. Ils sont appréciés pour les sous-toitures apportant de la lumière naturelle. Mais nous notons également les inconvénients: ce sont des profils supplémentaires et de longues tiges dans les segments centraux du treillis. Et ici aussi, vous devrez faire face à certaines difficultés lors du soudage d'angles de référence pointus.
La vue suivante est polygonal fermes à partir d'un tuyau profilé. Ils sont indispensables pour la construction de grandes surfaces. Leur soudure est déjà d'une forme plus complexe, et donc ils ne sont pas conçus pour des structures légères. Mais ces fermes se distinguent par une plus grande économie de métal et une plus grande résistance, ce qui est particulièrement bon pour les hangars à grande portée.
Il est également considéré comme fort treillis avec ceintures parallèles. Une telle ferme diffère des autres en ce qu'elle a tous les détails - en se répétant, avec la même longueur de tiges, de courroies et de grilles. C'est-à-dire qu'il y a un minimum de joints et qu'il est donc plus facile d'en calculer et d'en cuisiner un à partir d'un tuyau profilé.
Une espèce distincte est trapézoïdal simple pente ferme soutenue par des colonnes. Une telle ferme est idéale lorsqu'une fixation rigide de la structure est nécessaire. Elle a des pentes (accolades) sur les côtés et il n'y a pas de longues tiges de la caisse supérieure. Convient aux toitures où la fiabilité est particulièrement importante.

Voici un exemple de fabrication de fermes à partir d'un tuyau profilé en tant qu'option universelle adaptée à tous les bâtiments de jardin. Nous parlons de fermes triangulaires, et vous les avez probablement déjà vues à plusieurs reprises :

Une ferme triangulaire avec une barre transversale est également assez simple et convient parfaitement à la construction de gazebos et de vestiaires:

Mais arqué les fermes sont déjà beaucoup plus difficiles à fabriquer, bien qu'elles présentent un certain nombre d'avantages précieux :

Votre tâche principale est de centrer les éléments de la ferme métallique à partir du centre de gravité dans toutes les directions, en termes simples, pour minimiser la charge et la répartir correctement.

Par conséquent, choisissez le type de ferme qui convient le mieux à cette fin. En plus de ceux énumérés ci-dessus, une ferme à ciseaux, asymétrique, en forme de U, à deux charnières, une ferme à ceintures parallèles et une ferme de grenier avec et sans supports sont également populaires. Ainsi que la vue des combles de la ferme :

Types de grilles et charge ponctuelle

Vous serez intéressé de savoir qu'une certaine conception des treillis internes des fermes est sélectionnée non pas du tout pour des raisons esthétiques, mais pour des raisons assez pratiques: pour la forme du toit, la géométrie du plafond et le calcul des charges.

Vous devez concevoir votre ferme de manière à ce que toutes les forces soient concentrées spécifiquement dans les nœuds. Ensuite, il n'y aura pas de moments de flexion dans les ceintures, les entretoises et les fermes - ils ne fonctionneront qu'en compression et en tension. Et puis la section transversale de ces éléments est réduite à minimum nécessaire tout en réalisant des économies substantielles de matière. Et la ferme elle-même, à tout, vous pouvez facilement l'articuler.

Sinon, la force répartie sur les tiges agira constamment sur le treillis et un moment de flexion apparaîtra, en plus de la contrainte totale. Et ici, il est important de calculer correctement les valeurs de flexion maximales pour chaque tige individuelle.

Ensuite, la section transversale de ces tiges devrait être plus grande que si la ferme elle-même était chargée de forces ponctuelles. Pour résumer: les fermes, sur lesquelles la charge répartie agit uniformément, sont constituées d'éléments courts avec des nœuds articulés.

Voyons quel est l'avantage de l'un ou l'autre type de treillis en termes de répartition des charges :

triangulaire Les systèmes de treillis sont toujours utilisés dans les fermes avec des membrures parallèles et des fermes trapézoïdales. Son principal avantage est qu'il donne la plus petite longueur totale de réseau.
Diagonale le système est bon à de faibles hauteurs de fermes. Mais la consommation de matière pour cela est considérable, car ici tout le chemin de l'effort passe par les nœuds et les tiges du treillis. Et donc, lors de la conception, il est important de poser un maximum de tiges pour que les éléments longs soient étirés et que les crémaillères soient comprimées.
Une autre vue - attaché treillis. Il est fait en cas de charges de la ceinture supérieure, ainsi que lorsqu'il est nécessaire de réduire la longueur du treillis lui-même. Ici, l'avantage est de maintenir la distance optimale entre les éléments de toutes les structures transversales, ce qui, à son tour, vous permet de maintenir une distance normale entre les pistes, ce qui sera un moment pratique pour l'installation d'éléments de toiture. Mais créer un tel réseau de vos propres mains est une tâche plutôt laborieuse avec des coûts de métal supplémentaires.
cruciforme le treillis vous permet de répartir la charge sur la ferme dans les deux sens à la fois.
Un autre type de grille traverser où les entretoises sont fixées directement au mur en treillis.
et enfin semi-diagonale et rhombique treillis, le plus rigide de la liste. Ici, deux systèmes d'accolades interagissent à la fois.

Nous avons préparé une illustration pour vous, où nous avons rassemblé tous les types de fermes et leurs treillis :

Voici un exemple de fabrication d'une ferme en treillis triangulaire :

Faire une ferme avec un treillis diagonal ressemble à ceci :

Cela ne veut pas dire qu'un type de ferme est définitivement meilleur ou pire qu'un autre - chacun d'eux est précieux pour une consommation de matériau moindre, un poids plus léger, une capacité portante et une méthode de fixation. La figure est responsable du schéma de charge qui agira sur elle. Et le poids de la ferme dépendra directement du type de treillis choisi, apparence et la pénibilité de sa production.

On note également une telle version insolite de la fabrication d'une ferme, lorsqu'elle devient elle-même partie ou support d'une autre, en bois :

Stade IV. Nous fabriquons et installons des fermes

Nous vous donnerons quelques précieux conseils, comment souder indépendamment de telles fermes directement sur votre site sans difficultés particulières:

Première option: vous pouvez contacter l'usine, et ils fabriqueront sur commande tous les éléments individuels nécessaires selon votre dessin, que vous n'aurez qu'à souder sur place.
La deuxième option : acheter un profil prêt à l'emploi. Ensuite, vous n'aurez plus qu'à recouvrir les fermes de l'intérieur avec des planches ou du contreplaqué et, si nécessaire, poser de l'isolant entre les deux. Mais cette méthode coûtera, bien sûr, plus cher.

Voici, par exemple, un bon tutoriel vidéo sur la façon d'allonger un tuyau par soudage et d'obtenir la géométrie parfaite :

Voici également une vidéo très utile sur la façon de couper un tuyau à un angle de 45° :

Donc, maintenant nous arrivons directement à l'assemblage des fermes elles-mêmes. Les instructions étape par étape suivantes vous aideront à résoudre ce problème :

Étape 1 : Préparez d'abord les fermes. Il est préférable de les souder au préalable directement sur le sol.
Étape 2. Installez des supports verticaux pour les futures fermes. Il est impératif qu'ils soient vraiment verticaux, alors testez-les avec un fil à plomb.
Étape 3. Prenez maintenant les tubes longitudinaux et soudez-les aux poteaux de support.
Étape 4 Soulevez les fermes et soudez-les aux tuyaux longitudinaux. Après cela, il est important de nettoyer toutes les jonctions.
Étape 5. Peignez le cadre fini avec une peinture spéciale, après l'avoir préalablement nettoyé et dégraissé. Attention particulière en même temps, faites attention aux jonctions des tuyaux profilés.

À quoi d'autre sont confrontés ceux qui font de telles fermes à la maison? Tout d'abord, considérez à l'avance les tables de support sur lesquelles vous poserez la ferme. C'est loin d'être la meilleure option de le jeter par terre - ce sera très gênant de travailler.

Par conséquent, il est préférable de mettre de petits ponts de support qui seront légèrement plus larges que les membrures inférieure et supérieure de la ferme. Après tout, vous mesurerez et insérerez manuellement des cavaliers entre les ceintures, et il est important qu'ils ne tombent pas au sol.

Prochain point important: les fermes de tuyaux profilés sont lourdes et vous aurez donc besoin de l'aide d'au moins une personne de plus. De plus, l'aide ne fera pas de mal dans des travaux aussi fastidieux et minutieux que le ponçage du métal avant la cuisson.Gardez également à l'esprit que vous devrez couper beaucoup de fermes pour tous les éléments, et nous vous conseillons donc d'acheter ou de construire machine maison comme celui de notre master class. Voici comment cela fonctionne :

De cette façon, étape par étape, vous établirez un dessin, calculerez le treillis de la ferme, réaliserez des ébauches et souderez la structure déjà en place. De plus, vous aurez également des restes de tuyaux profilés dans votre consommation, vous n'aurez donc rien à jeter - tout cela sera nécessaire pour les parties secondaires de l'auvent ou du hangar !

Étape V. Nous nettoyons et peignons les fermes finies

Après avoir installé les fermes à leur place permanente, assurez-vous de les traiter avec des composés anticorrosion et de les peindre avec des peintures polymères. Peinture idéale à cet effet, durable et résistante aux rayons ultraviolets :

C'est tout, la ferme de tubes profilés est prête ! Il ne reste plus que les travaux de finition sur le revêtement des fermes de l'intérieur avec la finition et de l'extérieur avec le matériau de toiture:

Croyez-moi, fabriquer une ferme métallique à partir d'un tuyau profilé n'est vraiment pas difficile pour vous. Un dessin bien conçu, une soudure de haute qualité d'une ferme à partir d'un tuyau profilé et le désir de tout faire correctement et avec précision jouent un rôle énorme.

Tôt ou tard, les propriétaires d'une maison privée doivent construire un abri pour une voiture ou des vacances d'été, un belvédère, une petite clôture avec un toit pour animaux de compagnie, un auvent sur un tas de bois sur le site. Pour que le toit au-dessus d'une telle structure soit solidement fixé, il est nécessaire de concevoir et d'installer correctement des structures de support métalliques.

Nous souhaitons la bienvenue à notre estimé lecteur et lui proposons un article sur ce que sont les fermes d'un tuyau profilé, comment les calculer et les monter correctement.

Une ferme est une structure d'éléments en ligne droite interconnectés aux nœuds dans un système solide d'immuable Forme géométrique. Le plus souvent, il existe des structures plates, mais dans les grandes structures chargées, des fermes volumétriques (spatiales) sont utilisées. Pratiquement dans des maisons privées, les fermes sont en bois et en métal. Les petites structures de chevrons, auvents, tonnelles sont en bois. Mais le métal durable et de haute technologie est un matériau presque idéal pour les structures métalliques porteuses.

Pour la fabrication de structures complexes, des profilés solides laminés et des tuyaux sont utilisés. Les tuyaux profilés (carrés, rectangles) ont une plus grande résistance à l'écrasement et à la flexion, les petites structures pour la maison sont montées sans soudure, par conséquent, un tuyau profilé est le plus souvent utilisé pour les bâtiments immobiliers.

Caractéristiques structurelles des fermes

Les éléments constitutifs de la structure de l'exploitation :

Ceinture.
Rack - un élément vertical reliant les cordes supérieure et inférieure.
Entretoise (entretoise).
Sprengel - attelle de soutien.
Découpes, superpositions, écharpes, rivets, boulons - toutes sortes de matériaux auxiliaires et de fixation.

La hauteur de la ferme est considérée du point le plus bas de la ceinture inférieure au point le plus élevé. Portée - la distance entre les supports. Rise - le rapport entre la hauteur de la ferme et la portée. Le panneau est la distance entre les nœuds de la ceinture.

Types de fermes d'un tuyau professionnel

Les fermes sont subdivisées selon le tracé des ceintures. Il existe des variétés à deux et trois couches. Dans les petites structures, des fermes à deux ceintures plus simples sont utilisées. Chaque variété a une certaine pente et hauteur en fonction de la longueur de la portée et de la forme de la ferme.

Types de fermes selon les contours des cordes: poutres à cordes parallèles (rectangulaires), triangulaires (double et simple pas), trapézoïdales (double et simple pas), segmentaires (paraboliques), polygonales (polygonales), en porte-à-faux; avec une membrure inférieure relevée ou concave brisée et une membrure supérieure de forme variée; cintrée avec une ceinture inférieure horizontale et cintrée ; formes combinées complexes.

Les fermes se distinguent également par les types de treillis - voir la figure. Dans les bâtiments privés, on trouve le plus souvent des grilles triangulaires et diagonales - plus simples et moins gourmandes en métal. Les grilles triangulaires sont généralement utilisées dans les structures rectangulaires et trapézoïdales, les grilles diagonales - dans les structures triangulaires.

Avant de construire une structure, vous devez décider du choix du matériau. Lors de l'achat d'un profilé métallique ou de tuyaux, vous devez examiner attentivement les pièces - pour les fissures, les coquilles, l'affaissement, les incohérences le long de la couture, un grand nombre de pièces bosselées et pliées. Lors de l'achat de matériaux galvanisés - il est conseillé de s'assurer de la qualité du revêtement - s'il y a des décollements et des affaissements.

Lors de l'achat, vous devez exiger une copie du certificat et un reçu. Assurez-vous que l'épaisseur de paroi du tuyau est indiquée dans les documents. Vous ne pouvez pas fabriquer de tuyaux dans un garage sur vos genoux, et il n'y a pas de faux, mais vous pouvez tomber sur du matériel de mauvaise qualité, il est donc préférable d'acheter dans des magasins assez grands.

Quel matériau choisir pour le cadre

Dans la plupart des cas, l'acier est choisi pour la charpente des manoirs ou le toit d'une maison. Pour les très petites structures, l'aluminium est parfois utilisé et - généralement dans les produits achetés (auvents, chaises à bascule). Pour l'érection de structures métalliques, des tuyaux d'une section creuse et un profil d'une section solide (cercle, bande, carré, canal, poutre en I) peuvent être utilisés.

Un énorme avantage des tuyaux rectangulaires et carrés par rapport à un profil de même poids est la haute résistance à l'écrasement et aux autres déformations. Par conséquent, les profils solides peuvent être remplacés par des tuyaux ondulés beaucoup plus légers - cela facilite grandement (2 fois ou plus) et réduit le coût de la construction de type tubulaire.

Les dimensions de la section de tuyau sont sélectionnées en fonction de la longueur de la portée et de la distance entre les supports et les fermes. Dans les domaines privés, les hangars et autres structures ne sont pas très grands et vous pouvez prendre l'avis d'experts ou trouver des dessins prêts à l'emploi sur Internet.

Avec une distance entre les supports jusqu'à 2 m, pour les petits auvents avec des portées jusqu'à 4 m de long, un profil de 40 × 20x2 mm convient, avec des portées jusqu'à 5 m - 40 × 40x3, 60 × 30x3 mm; s'étend sur plus de 5 m - 60 × 40x3, 60 × 60x3 mm. Si un abri pour deux voitures d'une largeur de 8-10 m est prévu, le profil sera requis de 60 × 60 à 100 × 100 avec une épaisseur de paroi de 3-4 mm. Les dimensions du profil dépendent de la distance entre les fermes.

Les tuyaux professionnels sont mis en vente dans des longueurs de 6 et 12 m. Avec une longueur de 12 m, le métal est consommé de manière plus économique, mais une jauge de longueur est nécessaire pour transporter de tels tuyaux. Avant d'acheter des matériaux, vous devez réfléchir à la façon dont vous allez couper les ébauches et combien d'entre elles tiendront dans un tuyau de 6 m ou 12 m de long, et calculer le nombre de sections du tuyau professionnel dont vous aurez besoin.

Il est impossible de se concentrer sur le poids nominal - le poids est de 1 r.m. dans un lot particulier différera de la valeur nominale, et très probablement vers le haut (il est plus rentable pour les vendeurs de fabriquer des produits avec une paroi plus épaisse - le prix est par tonne). Lors de l'achat au poids, le matériel devra être acheté et transporté - et ce sont des coûts supplémentaires.

Avantages et inconvénients des différents métaux

En pratique, pour les tubes profilés structuraux, les types d'acier suivants sont utilisés: carbone de qualité ordinaire et de haute qualité, structurel, allié. Les tuyaux sont livrés avec un revêtement protecteur en zinc. L'aluminium est également utilisé - mais rarement, pour de petites structures, plus souvent saisonnières. profilés en aluminium utilisé pour les petites structures.

Traditionnellement, pour les petites structures dans un domaine privé, pour la construction de structures en acier avec fermes, l'acier au carbone St3sp, St3ps, parfois galvanisé, est utilisé. Un tel acier a une résistance suffisante pour assurer la fiabilité de la structure, il n'y a pratiquement aucune différence de résistance à la corrosion pour les trois types d'acier.

Si des précipitations tombent sur les structures, tôt ou tard, les produits en acier de construction et en acier allié rouilleront. Une petite quantité d'éléments d'alliage ne protège pas contre la corrosion (pour les structures, des aciers faiblement alliés tels que 30KhGSA, 30KhGSN, 38XA peuvent être utilisés - leur teneur en éléments d'alliage est de 2 à 4%, et cette quantité n'affecte pas la corrosion la résistance).

En termes de résistance, les aciers de construction et alliés devraient être légèrement plus durables que les aciers au carbone - ils sont plus résistants aux charges cycliques. Mais cette qualité des aciers se manifeste après le traitement thermique - et la trempe avec revenu peut déformer les tuyaux, et généralement personne ne fait un tel traitement thermique sur les produits finis. Le recuit peut être effectué sur des tuyaux sans soudure - après le recuit, les contraintes résiduelles (durcissement) sont supprimées dans le métal, mais celui-ci devient plus mou.

Les aciers de construction (20A, 45, 40, 30A) ont plus haute qualité et un prix plus élevé. Les aciers alliés sont encore plus chers (et il est possible que l'on vous vende des tuyaux en acier 3 au lieu d'alliés). Par conséquent, lors de l'installation de structures d'une largeur inférieure à 20 m, cela n'a aucun sens d'acheter des tuyaux professionnels en acier allié ou en acier de construction. Il est tout à fait judicieux d'utiliser un tuyau professionnel galvanisé si l'installation doit être effectuée à l'aide de systèmes de crabe.

Si l'assemblage doit être réalisé par soudage, les soudures rouilleront aussi vite que du métal non revêtu normal.. Mais si vous surveillez attentivement les coutures, effectuez régulièrement un traitement anti-corrosion (nettoyage, apprêt, peinture), alors un tuyau galvanisé est préférable. Si vous avez besoin d'un hangar temporaire pendant 10 ans pour les matériaux de construction, puis vous démolirez le hangar - d'autant plus ne vous embêtez pas, achetez des tuyaux en acier au carbone ordinaires sans revêtement.

Si vous envisagez de construire un très grand hangar ou un hangar à longue portée sur le site, vous devez contacter des constructeurs professionnels et faire un projet - ils détermineront l'acier que vous choisirez.

Faites-le vous-même ou commandez

Les fermes pour un auvent au-dessus d'une voiture ou d'un toit de belvédère ont petite taille et conception simple- le plus souvent triangulaire avec plusieurs entretoises et crémaillères. Vous pouvez également réaliser vous-même une telle conception si vous avez au moins les compétences initiales d'un soudeur et que vous n'avez pas peur d'apprendre de nouveaux métiers.

Mais la fabrication de fermes nécessite de la précision, la présence d'un assistant, une zone très plate dans le domaine - pour la pose et le soudage des structures, la présence d'une machine à souder et du temps. Vous pouvez commander des conceptions prêtes à l'emploi à l'usine ou compagnie de construction, et montez-le vous-même.

Exigences pour le calcul d'un tuyau profilé pour la construction d'une ferme

Lors du calcul des dimensions et de l'épaisseur de paroi des tubes profilés nécessaires à la construction de vos structures métalliques ; les conditions suivantes sont prises en compte :

Les dimensions de la structure métallique, et en particulier, la longueur, le pas des supports - la distance entre les supports.
La hauteur des supports et des fermes.
Forme de ferme.
Caractéristiques possibles des conditions géologiques ( activité sismique, la possibilité de glissements de terrain).
Poids du revêtement.

Que se passe-t-il si vous calculez de manière incorrecte

En cas de calculs incorrects, les conséquences suivantes sont possibles :

Les structures agricoles se déformeront sous le poids de la neige et du feuillage mouillé.
Dans le cas le plus malheureux, les structures se déformeront sous leur propre poids.
Toute la structure peut s'effondrer par vent fort.
La déformation entraînera tôt ou tard la destruction de la ferme et de toute la structure, ce qui est dangereux pour l'homme et peut endommager des objets sous un auvent - une voiture, par exemple.
Une structure fragile et mobile entraînera la destruction du toit posé sur la ferme.
Lors de l'utilisation d'un profil trop puissant et trop lourd, le coût des matériaux et des travaux lors de la construction d'une structure métallique augmente de manière déraisonnable.

Nous concevons une ferme et ses éléments

Un calcul complet et précis de la charge sur la ferme, accompagné de diagrammes, est complexe, et pour sa mise en œuvre, vous devez contacter les experts.

Lors de la conception de grands hangars, hangars, garages en structures métalliques, un calcul précis du profil requis est nécessaire, mais pour la construction de hangars ou de gazebos pas trop grands dans un domaine privé, vous pouvez utiliser les recommandations bien connues des spécialistes.

Pour les très petites structures (abri dans un enclos pour animaux, abri au-dessus d'un magasin de bois de chauffage), il suffit d'utiliser des tuyaux de 40 × 20 mm avec une épaisseur de paroi de 2 mm ; pour gazebos et auvents au-dessus de tables, barbecues ou lieux de repos - 40 × 40 mm avec une épaisseur de paroi de 3 mm; auvent sur une place pour une voiture - de 60 × 40 à 100 × 100 mm avec une épaisseur de paroi de 3-4 mm.

S'il y a plusieurs fermes et supports à la canopée et que le pas des supports est inférieur à 2 m, vous pouvez prendre un tuyau plus fin, s'il n'y a que 4 supports et deux fermes et une portée de 6-8 m ou plus - un plus épais.

Les charges admissibles sur les fermes sont indiquées dans le tableau :

Largeur de portée, m Taille de tuyau par épaisseur de paroi, mm	1	2	3	4	5	6
Pour tube profilé
40x40x2	709	173	72	35	16	5
40x40x3	949	231	96	46	21	6
50x50x2	1165	286	120	61	31	14
50x60x3	1615	396	167	84	43	19
60x60x2	1714	422	180	93	50	26
60x60x3	2393	589	250	129	69	35
80x80x3	4492	1110	478	252	144	82
100x100x3	7473	1851	803	430	253	152
100x100x4	9217	2283	990	529	310	185
120x120x4	113726	3339	1484	801	478	296
140x140x4	19062	4736	2069	1125	679	429
Pour un tuyau rectangulaire (lorsque le plus grand côté est vertical)
50x25x2	684	167	69	34	16	6
60x40x2	1255	308	130	66	35	17
80x40x2	1911	471	202	105	58	31
80x40x3	2672	658	281	146	81	43
80x60x3	3583	884	380	199	112	62
100x50x4	5489	1357	585	309	176	101
120x80x3	7854	1947	846	455	269	164

Dessins et schémas

Dans la fabrication de structures métalliques, un dessin aux dimensions exactes est obligatoire ! Cela vous permettra d'acheter La bonne quantité matériau, gain de temps lors de l'assemblage et de la préparation des ébauches, vous permettent de contrôler facilement les dimensions de la structure métallique lors de l'installation et de la structure finie. Dans ce cas, votre sécurité et celle de votre ménage dépendent de la précision de l'assemblage - un bâtiment qui s'est effondré à cause de la neige ou du vent peut causer beaucoup de problèmes.

Fondamentaux du calcul agricole

Les types de fermes dépendent de la forme du toit, et la forme du toit du bâtiment dans le domaine est choisie en fonction de l'objectif et de l'emplacement des structures métalliques. Les fermes en porte-à-faux et attenantes sont généralement constituées d'auvents triangulaires à un côté et autoportants - avec des structures et des arcs polygonaux, triangulaires et segmentaires. Les tonnelles peuvent avoir un toit à six et huit pentes ou un toit fantaisie avec des fermes conçues sur mesure.

Pour calculer les fermes, il est nécessaire de calculer la charge sur le toit et sur une ferme. Les calculs tiennent compte de la charge de la couverture de neige, de la toiture, des lattes, du poids des structures elles-mêmes. Des calculs précis sont une tâche pour un constructeur professionnel. La base de calcul est SP 20.13330.2016 « Charges et impacts. Version mise à jour de SNiP 2.01.07-85" et SP 16.13330.2011 "Structures en acier. Version mise à jour de SNiP II-23-81".

Pour les calculs, la méthode de coupe est utilisée - découper les nœuds (sections où les tiges sont articulées); Méthode Ritter; Méthode de remplacement de la tige Henneberg. En moderne logiciels d'ordinateur la méthode de couper les nœuds est plus souvent utilisée.

Il est préférable d'utiliser prêt projet standard ou nos recommandations pour le choix des profils. Il n'est pas trop difficile d'assembler une ferme de conception trapézoïdale ou triangulaire simple, et si vous avez de l'expérience dans le soudage et l'installation de structures métalliques auto-assemblage auvents et gazebos est tout à fait possible. Si vous souhaitez construire un grand auvent avec une longueur de ferme de 10 m ou plus, vous devez compléter le projet avec des spécialistes.

Influence de l'angle d'inclinaison

La conception de la ferme est principalement affectée par l'angle d'inclinaison des pentes (rampe). L'angle d'inclinaison est choisi principalement en fonction de la forme du toit et de l'emplacement de la structure métallique. Les hangars adjacents aux bâtiments doivent avoir un angle d'inclinaison du toit plus grand - pour un roulement plus rapide de la neige glissant du toit et de l'eau qui coule.

Pour les structures simples, l'angle d'inclinaison du toit peut être inférieur. L'angle d'inclinaison dépend également de la quantité de précipitations tombant dans votre région - plus il y a de précipitations, plus l'angle d'inclinaison du toit doit être élevé. Plus le toit est raide, moins il y a de précipitations.

Une légère pente de la pente - jusqu'à 15 ° - est utilisée sur les petits auvents autoportants. La hauteur de la pente est approximativement égale à 1/7-1/9 de la longueur de la portée. Des fermes trapézoïdales sont utilisées.

Pente de 15 ° à 22 ° - la hauteur de la pente est de 1/7 de la longueur de la portée.

Pente de 22 ° à 30 ° - 35 ° - la hauteur de la pente est de 1/5 de la longueur de la travée, avec une telle pente, des structures triangulaires sont généralement utilisées, parfois avec une ceinture inférieure cassée pour faciliter la construction.

Options d'angle de base

Pour calcul correct le nombre et la longueur des éléments individuels d'une ferme à partir d'un tuyau professionnel, il est nécessaire de déterminer les angles de base entre les éléments. En général, la membrure inférieure est perpendiculaire aux appuis, la membrure supérieure a une inclinaison par rapport à l'horizontale, en fonction de l'angle du toit. L'angle d'inclinaison optimal des croisillons par rapport à l'horizontale/verticale est de 45°, les poteaux doivent être strictement verticaux.

L'angle d'inclinaison exact du toit est soit fixé par le projet, soit trouvé selon les ratios indiqués ci-dessus ( pour une pente jusqu'à 15 ° - la hauteur de la pente est approximativement égale à 1/7-1/9 de la longueur de la portée; pour une pente de 15° à 22° - 1/7 de la longueur de la travée ; pour une pente de 22° à 30° - 35° - la hauteur de la pente est de 1/5 de la longueur de la travée).

Après avoir déterminé l'angle exact du toit, déterminez la longueur des ébauches pour la fabrication de la ferme - ces informations seront nécessaires lors de l'exécution des travaux.

Facteurs importants de sélection du site

S'il y a un choix, pour l'installation de structures métalliques, vous devez choisir une zone plane qui n'est pas sujette aux glissements de terrain et à l'engorgement. Mais en petit parcelles domestiques le plus souvent, il n'y a pas d'autre choix - un abri d'auto est placé immédiatement devant la porte, une véranda près de la maison, un belvédère au fond du site. Le site peut avoir besoin d'être nivelé, parfois séché.

S'il existe un risque de glissement des couches de terre ou si vous vivez dans une zone sujette aux tremblements de terre, la conception de la conception de toute structure au-dessus de la niche doit être laissée à des professionnels pour assurer votre propre sécurité.

Comment calculer la charge

La charge de neige par 1 m² de toit est calculée par SP 20.13330.2017 « Charges et impacts. Version mise à jour de SNiP 2.01.07-85" selon la région. Lors du calcul, ce n'est pas l'aire du toit qui est prise, mais l'aire de la projection du toit sur l'horizontale. De même, le poids de la caisse et de la toiture est calculé. Selon le dessin, le poids d'une ferme est calculé et multiplié par son nombre.

La charge sur une ferme est calculée en divisant la somme de la charge totale sur le toit de neige, le poids de la caisse et de la couverture, le poids des structures elles-mêmes, par le nombre de fermes.

Porte d'entrée et auvent

Visières sur porte d'entrée sont de petite taille et sont exécutés sur console.

La largeur de la visière doit être égale à la largeur du porche + 300 mm de chaque côté. En profondeur, la verrière doit recouvrir les marches. La longueur de la visière est égale à la somme de la longueur de la plate-forme et des marches. La longueur de la plate-forme supérieure doit être une fois et demie plus large que la porte, soit 0,9 × 1,5 \u003d 1,35 m, plus 250 mm pour chaque marche.

Par exemple:

pour un porche à deux marches et d'une largeur de 1200 mm, les dimensions de la surface couverte (projection horizontale de l'auvent) sont :

longueur (profondeur du pic) = 1,35 + 2 × 0,25 = 1,85 m ;

largeur \u003d 1,2 + 0,3 × 2 \u003d 1,8 m.

Programmes gratuits pour le calcul

Sur le site http://sopromatguru.ru/raschet-balki.php.
Sur le site http://rama.sopromat.org/2009/?gmini=off.

Exemple de calcul

Un exemple de calcul de la ferme d'un auvent autoportant pour une voiture de classe moyenne (D):

Largeur du véhicule 1,73 m, longueur 4,6 m.

Largeur minimale de la ferme entre les supports :

1,73 + 1 = 2,73 m, pour la commodité d'ouverture des portes, nous acceptons une largeur de 3,5 m.

Largeur de la ferme, y compris les surplombs de toit :

3,5 + 2 × 0,3 = 4,1 m.

Longueur de l'auvent :

4,6 + 1 = 5,6 m, prendre une longueur de 6 m.

Avec cette longueur, vous pouvez installer des supports en 2 m ou moins. Pour faciliter les structures porteuses, nous acceptons la distance entre les supports de 1,5 m.

Nous acceptons une forme de toit à pignon triangulaire - c'est la plus facile à fabriquer et en même temps économique en termes de consommation de matériaux. Nous acceptons l'angle d'inclinaison du toit à 30 ° - à cet angle d'inclinaison, la neige et les feuilles mortes ne s'attarderont pas sur le toit.

La hauteur de la ferme au centre (poteau central) sera :

Total : la longueur de la ceinture inférieure de la ferme est de 4,1 m ; ceinture supérieure - deux moitiés de 2,355 m chacune, longueur totale 4,71 m, la tribune au centre a une hauteur de 1,16 m.

Pour des fermes aussi courtes, il suffit d'utiliser un tuyau carré de 40 × 40 mm avec une épaisseur de paroi de 3 mm.

Les principales étapes du travail sur la fabrication et l'installation de fermes de leurs propres mains

Avant l'installation des fermes, des travaux sont effectués sur la planification du site, l'installation des supports, le bétonnage des fondations des supports, le soudage des contreventements latéraux ou des fermes latérales. Ensuite, les traverses sont montées.

La procédure d'exécution des travaux de fabrication et d'installation des fermes:

Les fermes sont soudées sur une surface plane.
Les fermes sont traitées avec un apprêt anti-corrosion, peint deux fois. Ne peignez pas les endroits où souder les fermes aux supports. Il est possible d'effectuer ces travaux après l'installation des fermes, mais il n'est pas pratique de peindre en hauteur.
Les fermes sont surélevées, installées sur des supports, les angles et l'horizontalité sont vérifiés, soudés aux supports. Ces travaux sont réalisés par une équipe de plusieurs personnes.
Peignez les soudures.
Montez la caisse, posez la toiture.

Comment souder des fermes

Les fermes sont assemblées sur une surface plane. Avant l'assemblage, les pièces sont coupées, nettoyées de la rouille et les bavures sont meulées sur les sections. Les éléments de la ferme sont fixés avec des pinces, les dimensions, les angles, la planéité sont vérifiés. La structure est soudée d'un côté, laissée refroidir, retournée de l'autre côté. Retirez les pinces et faites bouillir le deuxième côté. Meulez ensuite le rouleau sur la couture. Vous pouvez voir les caractéristiques du soudage en treillis dans notre vidéo :

Si vous avez peu de compétences en tant que soudeur-monteur, vous pouvez commander la fabrication d'une ferme dans un organisme ou une équipe spécialisée.

Conclusion

L'installation d'un auvent, l'installation de fermes est un travail qualifié complexe. Les petits auvents et gazebos peuvent être réalisés indépendamment avec l'aide de membres de la famille.

Il est préférable de confier l'installation de grandes structures métalliques à une équipe de professionnels. Mais les professionnels ont aussi besoin de contrôle. Nous disons au revoir à notre estimé lecteur et espérons que notre article vous aidera à comprendre les types de fermes, le choix de la conception, des matériaux et la procédure de construction des hangars et des tonnelles sur votre site. Abonnez-vous à la newsletter de notre site, amenez des amis, partagez des informations intéressantes avec vos interlocuteurs sur les réseaux sociaux.

Dans divers secteurs de la construction, des fermes à partir d'un tuyau profilé sont souvent utilisées. Structurellement, ces fermes sont des structures métalliques constituées de tiges individuelles et ayant une forme de treillis. Les fermes diffèrent des structures constituées de poutres solides par un coût inférieur et une plus grande intensité de main-d'œuvre. Pour connecter des tubes profilés, la méthode soudée et les rivets peuvent être utilisés.

métal fermes de profil conviennent pour créer toutes les portées, quelle que soit leur longueur - mais pour pouvoir le faire, la structure doit être calculée avec la plus grande précision avant l'assemblage. Si le calcul de la ferme métallique était correct et que tous les travaux d'assemblage des structures métalliques ont été effectués correctement, la ferme finie ne devra être levée et installée que sur le harnais préparé.

Avantages de l'utilisation de chevrons métalliques

Les fermes d'un tuyau profilé présentent de nombreux avantages, notamment:

Conception légère;
Longue durée de vie ;
Excellents indicateurs de force;
Capacité à créer des structures de configuration complexe;
Coût acceptable des éléments métalliques.

Classification des fermes à partir d'un tuyau profilé

Toutes les structures en treillis métalliques ont plusieurs paramètres communs, qui assurent la division des fermes en types.

Ces options incluent :

Le nombre de ceintures. Les fermes métalliques ne peuvent avoir qu'une seule ceinture, puis toute la structure se trouvera dans un plan ou deux ceintures. Dans ce dernier cas, la ferme sera dite suspendue. La conception de la ferme suspendue comprend deux ceintures - supérieure et inférieure.
La forme. Il y a un treillis voûté, droit, à simple pente et à double pente.
Circuit.
Angle d'inclinaison.

Selon les contours, on distingue les types de structures métalliques suivants:

Fermes de ceinture parallèles. De telles structures sont le plus souvent utilisées comme support pour aménager un toit en matériaux de toiture souples. Une ferme avec une ceinture parallèle est créée à partir des mêmes pièces avec des dimensions identiques.
Fermes de hangar. Les conceptions à pente unique sont peu coûteuses car peu de matériaux sont nécessaires pour les fabriquer. La structure finie est assez durable, ce qui est assuré par la rigidité des nœuds.
Fermes polygonales. Ces structures ont une très bonne capacité portante, mais il faut payer pour cela - les structures métalliques polygonales sont très peu pratiques à installer.
fermes triangulaires. En règle générale, les fermes à contour triangulaire sont utilisées pour l'installation de toits situés à grande pente. Parmi les lacunes de ces fermes, il convient de noter un grand nombre coûts supplémentaires liés à la masse de déchets lors de la production.

Comment calculer l'angle d'inclinaison

Selon l'angle d'inclinaison, les fermes sont divisées en trois catégories:

22-30 degrés. Dans ce cas, le rapport entre la longueur et la hauteur de la structure finie est de 5:1. Les fermes avec une telle pente, étant légères, sont idéales pour aménager de courtes portées dans la construction privée. En règle générale, les fermes avec une telle pente ont un contour triangulaire.
15-22 degrés. Dans une conception avec une telle pente, la longueur dépasse la hauteur de sept fois. Les fermes de ce type ne peuvent pas dépasser 20 m de long.S'il est nécessaire d'augmenter la hauteur de la structure finie, la ceinture inférieure prend une forme brisée.
15 ou moins. La meilleure option dans ce cas, il y aura des chevrons métalliques à partir d'un tuyau profilé, reliés sous la forme d'un trapèze - des racks courts réduiront l'impact flambageà la conception.

Dans le cas de travées dont la longueur dépasse 14 m, il est nécessaire d'utiliser des entretoises. La ceinture supérieure doit être équipée d'un panneau d'environ 150-250 cm de long.Avec un nombre pair de panneaux, une structure composée de deux ceintures sera obtenue. Pour des portées supérieures à 20 m, la structure métallique doit être renforcée par des éléments de support supplémentaires reliés par des colonnes de support.

Si vous avez besoin de réduire le poids de la structure métallique finie, vous devez faire attention à la ferme Polonso. Il comprend deux systèmes forme triangulaire, qui sont reliés par serrage. En utilisant ce schéma, vous pouvez vous passer des accolades de grande taille dans les panneaux du milieu.

Lors de la création de fermes avec une pente d'environ 6 à 10 degrés pour les toits en appentis, vous devez vous rappeler que construction finie ne doit pas être symétrique.

Calcul d'une charpente métallique

Lors du calcul, il est nécessaire de prendre en compte toutes les exigences relatives aux structures métalliques selon les normes nationales. Afin de créer la conception la plus efficace et la plus fiable, il est nécessaire, au stade de la conception, de préparer un dessin de haute qualité, qui affichera tous les éléments de la ferme, leurs dimensions et les caractéristiques de la connexion avec la structure de support.

Avant de calculer une ferme pour un auvent, vous devez décider des exigences pour une ferme finie, puis commencer par des économies, en évitant les coûts inutiles. La hauteur de la ferme est déterminée par le type de sol, le poids total de la structure et la possibilité de son déplacement ultérieur. La longueur de la structure métallique dépend de la pente prévue (pour les structures de plus de 36 m, un calcul de la portance du bâtiment sera également nécessaire).

Les panneaux doivent être sélectionnés de manière à pouvoir supporter les charges qui tomberont sur la ferme. Les entretoises peuvent avoir des angles différents, ce paramètre doit donc également être pris en compte lors du choix des panneaux. Dans le cas des grilles triangulaires, l'angle est de 45 degrés et avec les grilles inclinées - 35 degrés.

Le calcul d'un toit à partir d'un tuyau profilé se termine par la détermination de la distance à laquelle les nœuds seront créés les uns par rapport aux autres. En règle générale, cet indicateur est égal à la largeur des panneaux sélectionnés. L'indicateur optimal du pas des supports de toute la structure est de 1,7 m.

Lors du calcul d'une ferme à pente unique, vous devez comprendre qu'avec une augmentation de la hauteur de la structure, sa capacité portante augmentera également. De plus, si nécessaire, il convient de compléter le schéma de ferme avec plusieurs raidisseurs pouvant renforcer la structure.

Exemples de calcul

Lors du choix des tuyaux pour les fermes métalliques, il convient de partir des recommandations suivantes:

Pour l'agencement de structures d'une largeur inférieure à 4,5 m, des tuyaux d'une section de 40x20 mm avec une épaisseur de paroi de 2 mm conviennent;
Avec une largeur de construction de 4,5 à 5,5 m, des tubes profilés carrés de 40 mm avec une paroi de 2 mm conviennent ;
Pour les structures métalliques plus importantes, les mêmes tuyaux conviennent que dans le cas précédent, mais avec une paroi de 3 mm, ou des tuyaux d'une section de 60x30 mm avec une paroi de 2 mm.

Le dernier paramètre, auquel il convient également de prêter attention lors du calcul, est le coût des matériaux. Tout d'abord, vous devez tenir compte du coût des tuyaux (en vous rappelant que le prix des tuyaux est déterminé par leur poids et non par leur longueur). Deuxièmement, il convient de s'interroger sur le coût des travaux complexes de fabrication de structures métalliques.

Recommandations pour la sélection des tuyaux et la fabrication des structures métalliques

Avant de cuisiner à la ferme et de cueillir matériaux optimaux pour la conception future, il convient de se familiariser avec les recommandations suivantes:

Lors de l'étude de la gamme de tuyaux disponibles sur le marché, il convient de privilégier les produits rectangulaires ou carrés - la présence de raidisseurs augmente considérablement leur résistance;
Choisir des tuyaux pour système de ferme, il serait préférable d'opter pour des produits inoxydables en acier de haute qualité (les dimensions des tuyaux sont déterminées par le projet) ;
Lors de l'installation des éléments principaux de la ferme, des punaises et des coins doubles sont utilisés;
Dans les membrures supérieures, des poutres en I avec des côtés différents sont généralement utilisées pour relier le cadre, dont le plus petit est nécessaire pour l'amarrage;
Pour le montage de la ceinture inférieure, les coins à côtés égaux conviennent parfaitement;
Les principaux éléments des structures de grande taille sont attachés les uns aux autres avec des plaques aériennes;
Les entretoises sont montées à un angle de 45 degrés et les racks sont montés à une inclinaison de 90 degrés.
Lorsqu'une ferme métallique pour un auvent est soudée, il convient de s'assurer que chaque soudure est suffisamment fiable (lire aussi: "");
Après soudage, les éléments structuraux métalliques restent recouverts de composés protecteurs et de peinture.

Conclusion

Les fermes de tuyaux profilés sont assez polyvalentes et conviennent à la résolution d'un large éventail de tâches. La fabrication de fermes ne peut pas être qualifiée de simple, mais si vous abordez toutes les étapes du travail avec toute la responsabilité, le résultat sera une conception fiable et de haute qualité.

Concevoir structures métalliques- l'un des domaines les plus importants de l'activité de construction. Pour déterminer les paramètres de profil requis, un logiciel sous licence coûteux est utilisé, ce qui nécessite une formation spécialisée et des compétences pour travailler avec un progiciel spécifique.

Dans le même temps, il existe des situations où vous devez faire un dessin «sur le genou», sélectionner le bon produit laminé, calculer le poids de la poutre pour déterminer le coût et commander le métal. Dans les cas où il n'est pas possible d'utiliser des programmes spéciaux, des programmes gratuits en ligne et de bureau peuvent devenir des assistants pratiques dans le calcul des structures métalliques:

calculatrice de rouleau de métal Arsenal ;
calculateur en ligne Metalcalc;
programme en ligne sopromat.org pour le calcul des poutres et des fermes ;
calcul des poutres dans Sopromatguru en ligne ;
programme de bureau "Ferme".

1. Calculatrice en métal laminé Arsenal

La société Arsenal offre à chacun la possibilité de gagner du temps en utilisant la technologie propriétaire programme de bureau pour calculer le poids théorique d'un profilé métallique de toute nature, y compris les métaux ferreux et inoxydables, ainsi que les métaux non ferreux. Le site est disponible et version en ligne du programme .

Pour calculer le profil, vous devez entrer des informations sur l'épaisseur du métal, la longueur du segment, la hauteur et la largeur. Vous pouvez également sélectionner une marque de profil laminé dans l'assortiment et définir la longueur requise. Dans ce cas, le programme déterminera automatiquement son encombrement et son poids.

2. Calculatrice en ligne Metalcalc

Calculatrice en ligne métalcalcique- une ressource pratique pour déterminer le poids et la longueur du métal laminé. Lors de la définition des principaux paramètres techniques du produit (numéro de gamme ou dimensions hors tout du profil, sa longueur), le programme déterminera son poids. Les calculs sont effectués sur la base des GOST actuels et se caractérisent par une précision maximale.

Le programme a également une fonction de recalcul. Si vous spécifiez le poids et la taille du profil, le service calculera sa longueur. La ressource est absolument gratuite et facile à utiliser.

3. Programme en ligne gratuit sopromat.org pour le calcul des poutres et des fermes

Sur le site sopromat.org présenté programme en ligne gratuit pour le calcul des poutres et fermes par la méthode des éléments finis. Le calcul peut être effectué, entre autres, pour des trames statiquement indéterminées.

Le service peut être utile à la fois aux étudiants pour rédiger des dissertations et aux ingénieurs en exercice pour déterminer les paramètres de structures métalliques réelles. La ressource en ligne vous permet de :

déterminer les déplacements dans les nœuds ;
calculer les réactions des supports ;
tracer Q, M, N
enregistrer les résultats des calculs et le schéma des charges ;
exporter les résultats au format de dessin DXF.

Le site contient toujours la dernière version du programme. Il existe une version minià télécharger et à travailler appareils mobiles. Le programme mobile a tous les avantages de la version complète.

4. Calcul des poutres dans Sopromatguru

Dans un avenir proche, les auteurs prévoient d'ajouter une fonction de calcul de fermes au programme. Aujourd'hui, la ressource en ligne vous permet de définir les paramètres d'une poutre, d'un support, d'une charge gratuite et d'obtenir un schéma. Pour accéder à un calcul détaillé, les auteurs du programme vous demandent de transférer un paiement symbolique. Il convient de noter que le service en ligne est magnifiquement conçu et équipé d'une interface claire.

5. Programme de bureau gratuit "Farm"

petit programme Cultiver vous permet de calculer une ferme plate statiquement déterminée et d'enregistrer les résultats. Pour commencer, vous devez spécifier les paramètres géométriques de la ferme (dimensions des barres, hauteurs, positions des entretoises, charges).

Le calcul est effectué par la méthode de découpage des nœuds. Les forces dans les truss rods sont déterminées, ainsi que les réactions des supports. Le nombre maximum de panneaux de fermes est de 16, le nombre de charges n'est pas supérieur à 20. Le progiciel peut également être utilisé pour calculer des fermes statiquement indéterminées.

Ministère des sciences et de l'éducation de la Fédération de Russie Agence fédérale pour l'éducation Établissement d'enseignement public

plus haut enseignement professionnel"Université de construction d'État de Rostov"

CALCUL DES FERMES PLATES

Instructions méthodiques et tâches de contrôle pour les étudiants du service de la correspondance

Rostov-sur-le-Don

Calcul des fermes plates : instructions méthodologiques et tâches de contrôle pour les étudiants du département de correspondance - Rostov-sur-le-Don : Rost. Etat construit. onu-t, 2006 - 23 p.

Conçu pour les étudiants du département de correspondance de toutes les spécialités. Sont donnés diverses méthodes le calcul des fermes plates et les solutions d'exemples typiques sont analysés.

Compilé par: T.V. Vilenskaya S.S. Savchenkova

Évaluateur : npof. IF Khrjiyants

Editeur N.E. Gladkikh Templan 2006, pos. 171

Signé pour publication le 24 mai 2006. Format 60x84/16. Papier à écrire. Risographie. Uch.-éd. l.. 1.4. Tirage 100 exemplaires. Commander Centre de rédaction et de publication RSSU

344022, Rostov n / a, rue. socialiste, 162

INTRODUCTION

Dans la construction de ponts, de grues et d'autres structures, des structures appelées fermes sont utilisées.

Une ferme est une structure constituée de tiges reliées entre elles aux extrémités par des charnières et formant un système géométriquement immuable.

Les articulations articulées des tiges de ferme sont appelées ses nœuds. Si les axes de toutes les tiges de treillis se trouvent dans le même plan, alors le treillis est dit plat.

Nous ne considérerons que les fermes plates. Nous supposons que les conditions suivantes sont remplies :

1) tous les truss rods sont droits ;

2) il n'y a pas de frottement dans les charnières;

3) toutes les forces spécifiées sont appliquées uniquement dans les nœuds de ferme ;

4) le poids des tiges peut être négligé.

Dans ce cas, chaque truss rod est sous l'action de seulement deux forces qui vont le faire s'étirer ou se comprimer.

Laissez le treillis avoir "m" tiges et "n" nœuds. Trouvons la relation entre m et n, qui assure la rigidité de la structure (Fig. 1).

Pour connecter les trois premiers nœuds, trois tiges sont nécessaires, pour la connexion rigide de chacun des (n-3) nœuds restants, 2 tiges sont nécessaires, c'est-à-dire

ou m = 2n-3. (une)

Si m< 2n - 3, то конструкция не будет геометрически неизменяемой, если m >2n - 3, le treillis aura une tige "supplémentaire".

L'égalité (1) est appelée la condition de rigidité.

La ferme illustrée à la Fig. 1 est une structure rigide

Riz. 1 Le calcul de la ferme se réduit à la détermination des réactions d'appui et des forces dans

tiges, c'est-à-dire les forces agissant à partir des nœuds sur les tiges adjacentes.

Découvrons à quel rapport entre le nombre de tiges et de nœuds le treillis sera statiquement déterminé. Si toutes les forces inconnues peuvent être déterminées à partir des équations d'équilibre, c'est-à-dire que le nombre d'équations indépendantes est égal au nombre d'inconnues, alors la construction est statiquement déterminée.

Puisqu'un système plat de forces convergentes agit sur chaque nœud de ferme, il est toujours possible de composer 2n équations d'équilibre. Le nombre total d'inconnues est m + 3, (où m est l'effort dans les tiges et 3 soutenir les réactions).

La condition de définissabilité statique de la ferme m + 3 = 2n

ou m = 2n - 3 (2)

En comparant (2) avec (1), on voit que la condition de définissabilité statique coïncide avec la condition de rigidité. Par conséquent, une ferme rigide sans tiges supplémentaires est statiquement déterminée.

DÉTERMINATION DES RÉACTIONS DE SOUTIEN

Pour déterminer les réactions d'appui, nous considérons l'équilibre de l'ensemble de la ferme sous l'action d'un système de forces planaire arbitraire. Nous composons trois équations d'équilibre. Après avoir trouvé les réactions de support, il est nécessaire de faire une vérification.

DÉTERMINATION DES FORCES DANS LES BARRES DE LA FERME Les forces dans le chaume de la ferme peuvent être déterminées de deux manières :

le découpage des nœuds et la méthode des sections (méthode de Ritter).

La méthode pour couper les nœuds est la suivante :

l'équilibre de tous les nœuds de la ferme, qui sont sous l'action des forces externes et des réactions des tiges coupées, est considéré séquentiellement. Un système plat de forces convergentes est appliqué à chaque nœud, pour lequel deux équations d'équilibre peuvent être établies. Il est conseillé de commencer le calcul à partir du nœud où convergent deux tiges. Dans ce cas, une équation d'équilibre de l'avant-dernier nœud et deux équations du dernier nœud sont des équations de test.

La méthode Ritter est la suivante :

le treillis, sur lequel s'appliquent les efforts extérieurs, y compris les réactions des appuis, est coupé en deux parties selon trois tiges, si possible. Le nombre de barres coupées doit inclure les forces que vous souhaitez déterminer.

Une des parties de la ferme est abandonnée. L'effet de la partie rejetée sur la partie restante est remplacé par des réactions inconnues.

L'équilibre de la partie restante est considéré. Les équations d'équilibre sont compilées de manière à ce que chacune d'elles ne comporte qu'une seule inconnue. Ceci est réalisé par un choix spécial d'équations : lors de la compilation de l'équation des moments, le point de moment est choisi là où les lignes d'action de deux forces inconnues se croisent, ce qui dans ce moment ne sont pas définis. Lors de la compilation de l'équation de projection, l'axe de projection est choisi perpendiculairement

deux efforts parallèles.

Lors de la compilation des équations d'équilibre par les deux méthodes, on suppose que toutes les tiges sont étirées. Si le résultat est négatif, la tige est comprimée.

Exemple typique : déterminer les réactions d'appui et les efforts dans les barres de renforcement, si F=20 kH, P=20 kH, α=60°, Q=30 kN. (Fig. 2, 3).

Nous déterminons les réactions d'appui en considérant l'équilibre du système dans son ensemble (Fig. 3).

∑ X \u003d 0: X A -F cos α + Q \u003d 0;

∑ H \u003d 0: Y A + YB - P - F sin α \u003d 0;

∑ M A \u003d 0: -Q a - P 2a - F sin α 3a + F cos α a + YB 4a \u003d 0.

En résolvant ces équations, on trouve :

XA = -20 kH ; YА = 9,33 kH ; YB = 28 kH.

Vérifions l'exactitude des résultats obtenus. Pour ce faire, on compose la somme des moments des forces autour du point C.

∑ MS \u003d XA une - YA une - P une - F sin α 2a + YB 3a \u003d \u003d (-20 - 9,33 - 20 - 20 1,73 + 28 3) une \u003d 0.

Passons à la détermination des forces dans les barres de renfort.

Méthode de coupe des nœuds.

Nous commençons le calcul à partir du nœud A, où deux tiges convergent.

Vous devez représenter le nœud dont l'équilibre est considéré (Fig. 4). Puisque nous supposons que toutes les tiges sont étirées, nous dirigeons les réactions des tiges loin du nœud (S 1 et S 5 ). Alors les forces dans les tiges (réactions

Pour le nœud A, nous composons deux équations d'équilibre :

∑ X \u003d 0: + X A + S5 + S1 cos 45 ° \u003d 0;

∑ Y \u003d 0 : Y A + S1 cos 45 ° \u003d 0.

On obtient : S 1 13,2 kH ;

S5 29,32 kH.

∑ X \u003d 0 : Q + S 2 + S6 cos 45 ° - S1 cos 45 ° \u003d 0 ;

∑ Y = 0 :- S 1 cos 45° - S6 cos 45° = 0.

Lors de la substitution de la valeur de S1, nous tenons compte du fait que la force est négative.

On obtient : S 6 13,2 kH ;

S2 48,7kH .

Les autres nœuds sont calculés de manière similaire (Fig. 6.7).

∑ X \u003d 0 : - S 2 - S7 cos 45 ° - S3 cos 45 ° - F cos α \u003d 0;

∑ Y = 0:- S 7 cos 45° - S3 cos 45° - F sin α = 0.

D'où : S 3 39,6 kH ;

S7 15,13 kH.

∑ X \u003d 0: - S 4 - S3 cos 45 ° \u003d 0;

Deuxième équation de test :

∑ Y = +Y B + S3 cos 45° = 28-39,6 0,71 =0. S4 = 28,0kH.

Pour vérifier, considérons l'équilibre du nœud E. (Fig. 8)

∑ X \u003d - S 5 + S4 - S6 cos 45 ° + S7 cos 45 ° \u003d 0;

∑ Y = S 6 cos 45° + S7 cos 45° - P = 0.

Puisque les équations se sont transformées en identités, le calcul a été fait correctement.

Méthode des sections (méthode Ritter).

La méthode Ritter est pratique à utiliser s'il est nécessaire de déterminer les forces non dans toutes les tiges, et en tant que méthode de test, car elle vous permet de déterminer chaque effort indépendamment des autres.

Nous déterminons les forces dans les tiges 2, 6, 5. Nous coupons la ferme en deux parties le long des tiges 2, 6, 5. Nous jetons le côté droit et considérons l'équilibre de la gauche

Pour déterminer la force S5, on établit une équation des moments autour du point d'intersection des forces S2 et S6 (point C).

∑ MS = 0 : ХА a – YA a + S5 a = 0 ;. S5 = 29,32 kH.

Pour déterminer la force S2, on établit une équation des moments autour du point E :

∑ ME \u003d 0: - Q une - S2 une - YA 2a \u003d 0; S2 = 48,64kH.

Pour déterminer la force S6, il convient d'établir une équation de projections sur l'axe Y :

∑ Y = 0 :-S6 cos 45° + YA = 0 ; S6 = 13,2kH.

Les résultats doivent être inscrits dans le tableau. une.

Forces dans les barres de renfort, kN

numéro de tige, méthode
	découper

La méthode de Ritter

CALCUL DE LA FERME EN UTILISANT LE PRINCIPE DES MOUVEMENTS POSSIBLES

Le principe des déplacements possibles est le principe de base de la mécanique analytique. Il donne les méthodes les plus générales pour résoudre les problèmes de statique et permet de déterminer chaque force inconnue indépendamment de toutes les autres, en constituant une équation d'équilibre.

Le principe des déplacements possibles (théorème de Lagrange-Ostrogradsky) :

Pour l'équilibre Système mécanique, sous réserve de contraintes idéales, géométriques et stationnaires, il faut et il suffit que la somme du travail des forces actives agissant sur le système soit égale à zéro sur tout déplacement possible du système :

A k ( une ) 0 . k 1

Communications fixes- des connexions explicitement indépendantes du temps.

Les liaisons idéales sont des liaisons dont la somme du travail des réactions sur tout déplacement possible du système est égale à zéro.

Liens géométriques- des liens qui imposent des restrictions uniquement sur les coordonnées des points du système.

Forces actives - forces agissant sur le système, à l'exception des réactions de couplage.

Mouvements possibles du système

Les déplacements possibles d'un système mécanique sont des déplacements infinitésimaux du système permis par les contraintes qui lui sont imposées.

Les valeurs des déplacements possibles sont indiquées par des symboles, par exemple - δ S, δφ, δX.

Donnons des exemples de déplacements possibles de systèmes (nous nous limitons à la considération de systèmes plats) :

1. Le corps est fixé par une charnière fixe, permettant au corps de pivoter autour d'un axe passant par le point O, perpendiculaire à

plan de dessin (Fig. 10).

Mouvement possible du corps - rotation autour de l'axe sous un angle δφ.

2. Le corps est fixé avec deux charnières mobiles

Ces liaisons permettent au corps de se déplacer en translation parallèlement aux plans des galets.

Mouvement possible du corps - δX.

3. Le corps est également fixé avec deux charnières mobiles (les plans des rouleaux ne sont pas parallèles).

Ces liens permettent au corps plat de se déplacer uniquement dans le plan de dessin. Le déplacement possible de ce corps sera un déplacement plan-parallèle. Et le mouvement plan-parallèle du corps peut à l'instant être considéré comme un mouvement de rotation autour d'un axe passant par

centre instantané des vitesses corporelles (m.c.s.) perpendiculaire au plan du dessin

Par conséquent, pour voir un mouvement possible corps donné, vous devez savoir où se trouve le m.c.s. ce corps. Pour construire un MCS, il faut connaître les directions des vitesses de deux points du corps, tracer des perpendiculaires aux vitesses en ces points, le point d'intersection des perpendiculaires sera le MCS. corps. Dans l'exemple, on connaît les directions des vitesses des points A et B (ils sont parallèles aux plans des rouleaux). Cela signifie que le déplacement possible de ce corps est une rotation d'un angle δφ autour d'un axe passant par le point A perpendiculaire au plan du dessin.

CONCLUSION : Puisque seuls les systèmes plats sont considérés ci-dessous, afin de voir le déplacement possible d'un système constitué de corps solides plats, il est nécessaire de voir ou de construire pour chaque corps solide

il y aura un tour autour de son m.c.s., ou le corps avancera si le m.c.s. disparu. Les déplacements possibles du système ne sont déterminés que par les contraintes imposées au système et ne dépendent pas des forces agissant sur le système. Dans le cas des liaisons géométriques et stationnaires, les directions des déplacements possibles des points du système coïncident avec les directions des vitesses de ces points lors du déplacement réel.

Le travail d'une force sur un déplacement éventuel

Dans les problèmes considérés, les corps solides pourront soit se déplacer en translation, soit tourner autour d'un axe perpendiculaire au plan du dessin. Écrivons les formules pour trouver travaux possibles forces lors de tels mouvements de corps.

1. Le corps avance.

Ensuite, chaque point du corps est déplacé de r . Par conséquent, le point d'application de la force F se déplace vers r. Puis A F r .

Cas spéciaux:

A0.

2. Le corps tourne autour d'un axe.

Le travail de la force F se trouve comme le travail élémentaire de la force appliquée au corps en rotation. Le corps tourne d'un angle δφ.

δA \u003d Mz (F) δφ,

où Mz (F) est le moment de force F par rapport à l'axe de rotation du corps (dans nos problèmes, l'axe z est perpendiculaire au plan du dessin et trouver Mz (F) se réduit à trouver le moment de force F par rapport au point d'intersection de l'axe avec le plan).

δA > 0, si la force crée un moment dirigé dans le sens de rotation du corps ;.

δA< 0 , если сила создаёт момент, направленный в сторону, противоположную вращению тела.