Calcul de conception de ferme en ligne. Fermes à partir d'un tuyau profilé: nous calculons et fabriquons nos propres mains

Un auvent est une structure architecturale simple qui est utilisée à diverses fins. Dans la plupart des cas, il est réalisé en l'absence d'un garage avec une couverture à la campagne ou afin de protéger la zone de loisirs des forts rayons du soleil. Pour assurer la fiabilité et la solidité d'un bâtiment de si petite taille, il sera nécessaire de calculer la canopée. Finalement, il sera possible d'obtenir des données qui peuvent montrer quelles fermes seront utilisées et comment elles devront être cuites.

Le schéma de fixation des tubes profilés est illustré à la Fig. une.

La figure 1 montre le schéma de fixation des tuyaux

Comment calculer les fermes pour un auvent de vos propres mains?

Afin de calculer une conception similaire pour un auvent, vous devrez préparer:

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

Lors des calculs, vous devrez effectuer les étapes suivantes :

1. Tout d'abord, vous devez choisir un régime agricole. Pour cela, des contours futurs sont déterminés. Les contours doivent être choisis en fonction des fonctions principales de la voilure, du matériau et d'autres paramètres ;
2. Après cela, il faudra déterminer les dimensions de la structure fabriquée. La hauteur dépendra du type de toit et du matériau utilisé, du poids et d'autres paramètres;
3. Si les dimensions de la portée dépassent 36 m, il sera nécessaire de faire un calcul pour l'ascenseur de construction. Dans ce cas, nous entendons la flexion inverse extinguible des charges sur la ferme ;
4. Il est nécessaire de déterminer les dimensions des panneaux de construction, qui doivent correspondre aux distances entre les éléments individuels qui assurent le transfert des charges ;
5. Sur le 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 :

1. Vous devez calculer toutes les valeurs exactement. Vous devez être conscient que même le moindre défaut entraînera des erreurs dans le processus d'exécution de tous les travaux de fabrication de la structure. S'il n'y a pas de confiance en propres forces, il est recommandé de contacter immédiatement des professionnels expérimentés dans la réalisation de tels calculs ;
2. Pour faciliter le travail, vous pouvez utiliser des projets prêts à l'emploi, dans lesquels il ne reste plus qu'à remplacer les valeurs existantes.

Cette photo montre un abri métallique

Lors du calcul de la ferme, il convient de rappeler qu'en cas d'augmentation de sa hauteur, la capacité portante augmentera également. À heure d'hiver année, la neige sur une telle canopée ne s'accumulera pratiquement pas. Afin d'augmenter la résistance de la structure, plusieurs raidisseurs solides doivent être installés.

Pour la construction d'une ferme, il est préférable d'utiliser un tuyau en fer, qui a un faible poids, une résistance et une rigidité élevées. Lors du processus de détermination des dimensions d'un tel élément, vous devrez prendre en compte les données suivantes:

1. Pour les petites structures dont la largeur peut atteindre 4,5 m, vous devrez utiliser un tuyau métallique de 40x20x2 mm;
2. Pour les structures dont la largeur est inférieure à 5,5 m, vous devez utiliser un tuyau aux dimensions de 40x40x2 mm;
3. 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 de la ferme, 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

1. A titre d'exemple, un auvent d'une largeur de 9 m et d'une pente de 8° sera considéré. La portée de la structure est de 4,7 m. Les charges de neige pour la région sont au niveau de 84 kg/m² ;
2. Le poids de la ferme est d'environ 150 kg (vous devez prendre une petite marge pour la résistance). La charge verticale est de 1,1 t par colonne avec une hauteur de 2,2 m ;
3. À une extrémité, la ferme reposera sur le mur d'un bâtiment en brique, et à l'autre extrémité, sur une colonne pour soutenir la verrière avec des boulons d'ancrage. Pour la fabrication de la ferme, un tuyau carré de 45x4 mm est utilisé. Il convient de noter qu'il est assez pratique de travailler avec un tel appareil;
4. Il est préférable de fabriquer des fermes avec des ceintures parallèles. La hauteur de chacun des éléments est de 40 cm.Pour les croisillons, un tuyau d'une section de 25x3 mm est utilisé. Un tuyau de 35x4 mm est utilisé pour les courroies inférieure et supérieure. Les visières et autres éléments devront être soudés ensemble, car l'épaisseur de paroi sera de 4 mm.

En fin de compte, vous recevrez les données suivantes :

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

Toutes les données nécessaires aux calculs peuvent être trouvées dans des ouvrages de référence spéciaux. Cependant, les professionnels recommandent de faire des calculs de ce type 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 Un certain montant le matériel nécessitera un devis. Le cadre du support doit pouvoir supporter n'importe quelle charge.

Afin de faire un calcul professionnel d'une structure en polycarbonate, il est recommandé de faire appel à un ingénieur expérimenté travail similaire. Si la verrière est une structure distincte et non une extension d'une maison privée, les calculs deviendront plus compliqués.

La toiture de rue se compose de colonnes, de rondins, de fermes et de revêtements. Ce sont ces éléments qu'il faudra calculer.

Si vous envisagez de fabriquer un auvent en polycarbonate de type arc, vous ne pourrez pas vous passer de l'utilisation de fermes. Les fermes sont des appareils qui connectent les journaux et prennent en charge les publications. Les dimensions de la verrière dépendront de ces éléments.

Les auvents en polycarbonate, qui sont basés sur des fermes métalliques, sont assez difficiles à fabriquer. Le cadre correct pourra répartir la charge sur les poteaux de support et les décalages, tandis que la structure de la canopée ne s'effondrera pas.

Pour l'installation du polycarbonate, il est préférable d'utiliser des tuyaux profilés. Le calcul principal de la ferme tient compte du matériau et de la pente. Par exemple, pour une structure articulée à un côté avec une petite pente, une forme de ferme irrégulière est utilisée. Si la conception a 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 possibilités de rétention de neige sur le toit. Dans ce cas, la capacité portante de la ferme sera importante (Fig. 2).

La figure 2 montre un futur auvent recouvert de polycarbonate

Si une ferme simple est utilisée avec une maison mesurant 6x8 m, alors les calculs seront les suivants :

• Le pas entre les poteaux de support est de 3 m;
• Le nombre de poteaux métalliques - 8 pièces;
• La hauteur des fermes sous les élingues est de 0,6 m ;
• Pour installer le revêtement de toit, vous aurez besoin de 12 tubes profilés aux dimensions de 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 la caisse du cadre. Cependant, il n'est pas recommandé de permettre la perte de rigidité, car cela peut entraîner la destruction de la structure.

Calcul détaillé de la ferme et de l'arc pour la verrière

Dans ce cas, un auvent sera calculé, dont les fermes sont installées par incréments de 1 m.La charge sur ces éléments de la caisse est transférée exclusivement aux nœuds de la ferme. En tant que matériau pour le toit, le carton ondulé est utilisé. La hauteur de la ferme et de l'arc peut être quelconque. S'il s'agit d'un auvent qui jouxte le bâtiment principal, le limiteur principal est la forme du toit. Dans la plupart des cas, faire en sorte que la hauteur de la ferme soit supérieure à 1 m ne fonctionnera pas. Compte tenu du fait qu'il sera nécessaire de réaliser des traverses entre les colonnes, la hauteur maximale sera de 0,8 m.

Le schéma de la canopée dans les fermes peut être vu sur la Fig. 3. couleur bleue les poutres de la caisse sont indiquées, en bleu - la ferme, qui devra être calculée. Violet les poutres ou fermes sur lesquelles reposeront les colonnes sont indiquées.

Dans ce cas, 6 fermes seront utilisées forme triangulaire. Sur les éléments extrêmes, la charge sera plusieurs fois moindre que 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 aux nœuds illustrés à la Fig. 3. Ce schéma vous permet de répartir uniformément la charge.

La figure 3 montre un schéma d'un abri par fermes

Charge de conception 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 le treillis 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 en grand nombre barres dans le processus de calcul, les barres et les nœuds sont marqués.

Formules à utiliser dans le calcul

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

Il vous faudra établir une équation des moments par rapport au point 3 (e) :

M3 \u003d -Ql / 2 + N2-a * h \u003d 0, où l est la distance entre le point 3 et le point d'application de la force Q / 2, soit 1,5 m, et h est l'épaule de la force N2 -un.

La ferme a une hauteur estimée 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. La valeur de l'angle a = arctga = 9,09°. Finalement h = lsina. De là découle l'équation :

N2-a \u003d Ql / (2lsina) \u003d 190 / (2 * 0,158) \u003d 601,32 kg.

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

М2 = -Ql/2 + N1-a*h = 0 ;

N1-a \u003d Q / (2tga) \u003d 190 / (2 * 0,16) \u003d 593,77 kg.

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

EQy = Q/2 - N2-asine = 0 ; Q / 2 \u003d 95 \u003d 601,32 * 0,158 \u003d 95 kg;

EQx = N2-acosa - N1-a = 0 ; N1-a \u003d 593,77 \u003d 601,32 * 0,987 \u003d 593,77 kg.

Les conditions d'équilibre statistique sont remplies. N'importe laquelle des équations de force utilisées dans le processus de vérification peut être utilisée pour déterminer les forces dans les barres. Le calcul ultérieur des fermes est effectué de la même manière, les équations ne changeront pas.

Il convient de savoir que le schéma de calcul peut être établi de manière à ce que tous forces longitudinales envoyé de des sections transversales. Dans ce cas, le signe «-» devant l'indicateur de force, qui a été obtenu dans les calculs, indiquera qu'une telle tige fonctionnera en compression.

Afin de déterminer la force dans la tige z-i, vous devez d'abord déterminer la valeur de l'angle y : h = 3siny = 2,544 m.

La ferme à faire soi-même pour un auvent est facile à calculer. Il vous suffit de connaître les formules de base et de savoir les utiliser.

• Les auvents sont classés comme les plus structures simples, qui sont érigés sur une banlieue ou zone suburbaine. Ils sont le plus utilisés objectifs différents: comme parking, aire de stockage et bien d'autres options.

  Structurellement, la verrière est extrêmement simple. ce

  • cadre, dont l'élément principal sont les fermes pour auvents, qui sont responsables de la stabilité et de la résistance de la structure;
  • enrobage. Il est réalisé en ardoise, polycarbonate, verre ou tôle profilée ;
  • éléments complémentaires. En règle générale, ce sont des éléments de décoration qui sont placés à l'intérieur de la structure.

  Le design est assez simple, en plus il pèse un peu, vous pouvez donc l'assembler vous-même directement sur le site.

  Cependant, pour obtenir un auvent correct et pratique, vous devez tout d'abord vous assurer de sa solidité et de sa longue durée de vie. Pour ce faire, vous devez savoir calculer une ferme pour un auvent, la fabriquer vous-même et en souder ou en acheter des prêtes à l'emploi.

  Fermes métalliques pour auvents

  

  Cette conception se compose de deux ceintures. Les membrures supérieure et inférieure sont reliées par des entretoises et racks verticaux. Il est capable de supporter des charges importantes. Un tel produit, pesant de 50 à 100 kg, peut remplacer des poutres métalliques trois fois plus lourdes. Avec le calcul correct, la charpente métallique, canalise ou ne se déforme pas et ne se plie pas lorsqu'elle est exposée à des charges.

  Une charpente métallique subit plusieurs charges en même temps, c'est pourquoi il est si important de savoir calculer une charpente métallique afin de trouver avec précision les points d'équilibre. Ce n'est qu'ainsi que la structure peut résister à des impacts même très élevés.

  Comment choisir le matériel et les cuire correctement

  

  Création et auto-installation des auvents sont possibles avec de petites dimensions de la structure. Les fermes pour auvents, selon la configuration des ceintures, peuvent être constituées de profilés ou coins en acier. Pour les structures relativement petites, il est recommandé de choisir des tubes profilés.

  Une telle solution présente plusieurs avantages :

  • Capacité de chargement tube profilé directement lié à son épaisseur. Le plus souvent, un matériau avec un carré de 30-50x30-50 mm de section transversale est utilisé pour assembler le cadre et pour les structures petite taille ajustement des tuyaux et des sections plus petites.
  • Pour tuyaux métalliques caractérisés par une grande résistance et en même temps qu'ils pèsent beaucoup moins qu'une barre de métal solide.
  • Les tuyaux sont pliés - la qualité requise lors de la création de structures courbes, par exemple, en arc ou en dôme.
  • Le prix d'une ferme de canopée est relativement faible, donc leur achat ne sera pas difficile.

  Sur une note

  La charpente métallique durera beaucoup plus longtemps si elle est protégée de la corrosion : traitée avec un apprêt et peinte.

  • Sur tel carcasse en métal Vous pouvez poser facilement et simplement presque n'importe quelle caisse et toit.

  Méthodes de connexion de profil

  Comment souder un auvent

  Parmi les principaux avantages des tuyaux profilés, il convient de noter une connexion sans bourrelet. Grâce à cette technologie, une ferme pour des portées ne dépassant pas 30 mètres est structurellement simple et relativement peu coûteuse. Si sa ceinture supérieure est suffisamment rigide, le matériau de toiture peut être appuyé directement dessus.

  Un joint soudé à gousset présente de nombreux avantages :

  • réduit considérablement le poids du produit. A titre de comparaison, on note que les structures rivetées pèsent 20%, et les structures boulonnées pèsent 25% de plus.
  • réduit les coûts de main-d'œuvre et de fabrication.
  • les coûts de soudage sont faibles. De plus, le processus peut être automatisé si vous utilisez des appareils qui vous permettent d'alimenter en douceur le fil soudé.
  • la couture résultante et les pièces attachées sont également solides.

  Parmi les inconvénients, il convient de noter le besoin d'expérience en soudage.

  Fixation par boulon

  La connexion boulonnée des tubes profilés n'est pas si rare. Il est principalement utilisé pour les structures pliables.

  Les principaux avantages de ce type de connexion incluent :

  • Assemblage facile;
  • Pas besoin d équipement supplémentaire;
  • Démontage éventuel.

  Mais en même temps:

  • Le poids du produit augmente.
  • Fixations supplémentaires requises.
  • Les assemblages boulonnés sont moins durables et moins fiables que les assemblages soudés.

  

  Comment calculer une ferme métallique pour un auvent à partir d'un tuyau profilé

  

  Les structures érigées doivent être suffisamment rigides et solides pour supporter diverses charges. Par conséquent, avant leur installation, il est nécessaire de calculer la ferme à partir d'un tuyau profilé pour un auvent et d'établir un dessin.

  Lors du calcul, en règle générale, ils recourent à l'aide de programmes spécialisés, en tenant compte des exigences du SNiP («Charges, impacts», « Structures en acier"). Vous pouvez calculer une ferme métallique en ligne à l'aide d'un calculateur de canopée à profil métallique. Si vous avez les connaissances techniques appropriées, le calcul peut être effectué de vos propres mains.

  Sur une note

  Si les principaux paramètres de conception sont connus, vous pouvez rechercher un projet fini, parmi celles diffusées sur Internet.

  

  Le travail de conception est effectué sur la base des initiales suivantes :

  • Dessin. Du type de toit: simple ou à pignon, en croupe ou en arc, dépend de la configuration des ceintures de l'ossature. La solution la plus simple peut être considérée comme une ferme à un seul pas à partir d'un tuyau profilé.
  • Cotes de construction. Plus les fermes sont grandes, plus la charge qu'elles peuvent supporter est importante. L'angle d'inclinaison est également important : plus il est grand, plus il sera facile pour la neige de tomber du toit. Pour le calcul, vous aurez besoin de données sur les points extrêmes de la pente et leur distance les uns des autres.
  • Les dimensions des éléments du matériau de toiture. Ils jouent un rôle décisif dans la détermination de l'espacement des fermes pour un auvent, par exemple. Soit dit en passant, c'est le revêtement le plus populaire pour les structures disposées sur leurs propres sites. ils sont facilement pliés, ils conviennent donc au dispositif de revêtements incurvés, par exemple ceux en arc. Tout ce qui compte c'est comment c'est juste calculer un auvent en polycarbonate.

  Le calcul d'une ferme métallique à partir d'un tuyau profilé pour un auvent est effectué dans un certain ordre:

  • déterminer la portée correspondant aux termes de référence ;
  • pour calculer la hauteur de la structure, selon le dessin présenté, les dimensions de la portée sont remplacées;
  • effectuer une affectation de pente. Selon la forme optimale du toit de la structure, les contours des ceintures sont déterminés.

  Sur une note

  Le pas de ferme maximal possible pour un auvent lors de l'utilisation d'un tube profilé est de 175 cm.

  Comment faire une poutre en polycarbonate

  

  La première étape de la fabrication de fermes à partir d'un tuyau profilé pour un auvent de vos propres mains consiste à établir un plan détaillé, qui doit indiquer les dimensions exactes de chaque élément. De plus, il est souhaitable de préparer un dessin supplémentaire de pièces structurellement complexes.

  Comme vous pouvez le constater, avant de créer vous-même des fermes, vous devez bien vous préparer. Notons encore une fois que si le choix de la forme du produit est guidé par des considérations esthétiques, alors pour déterminer le type constructif et le nombre d'éléments constitutifs, un chemin de calcul est nécessaire. Lors de la vérification de la résistance d'une structure métallique, il est également nécessaire de prendre en compte les données sur les charges atmosphériques dans une région donnée.

  L'arc est considéré comme une variante extrêmement simplifiée de la ferme. Il s'agit d'un tuyau profilé ayant une section ronde ou carrée.

  Évidemment, ce n'est pas seulement la solution la plus simple, c'est aussi la moins chère. Cependant, les arcs pour un auvent en polycarbonate présentent certains inconvénients. Cela concerne notamment leur fiabilité.

  

  photo d'auvents arqués

  Analysons comment la charge est répartie dans chacune de ces options. La conception de la ferme assure une répartition uniforme de la charge, c'est-à-dire que la force agissant sur les supports sera dirigée, pourrait-on dire, strictement vers le bas. Cela signifie que les poteaux de support résistent parfaitement aux forces de compression, c'est-à-dire qu'ils peuvent supporter la pression supplémentaire de la couverture de neige.

  Les arcs n'ont pas une telle rigidité et ne sont pas capables de répartir la charge. Pour compenser ce genre d'impact, ils commencent à se détendre. En conséquence, il y a une force placée sur les supports dans la partie supérieure. Si l'on tient compte du fait qu'il est appliqué au centre et dirigé horizontalement, alors la moindre erreur dans le calcul de la base des piliers entraînera au moins leur déformation irréversible.

  Un exemple de calcul d'une ferme métallique à partir d'un tuyau profilé

  Le calcul d'un tel produit implique :

  • détermination de la hauteur (H) et de la longueur (L) exactes d'une structure métallique. La dernière valeur doit correspondre exactement à la longueur de la portée, c'est-à-dire à la distance chevauchant la structure. Quant à la hauteur, elle dépend de l'angle conçu et des caractéristiques de contour.

  Dans les structures métalliques triangulaires, la hauteur est de 1/5 ou ¼ de la longueur, pour les autres types à cordes droites, par exemple parallèles ou polygonales - 1/8 de la longueur.

  • L'angle des entretoises en treillis varie de 35 à 50 °. En moyenne, il fait 45°.
  • Il est important de déterminer la distance optimale d'un nœud à l'autre. Habituellement, l'écart souhaité coïncide avec la largeur du panneau. Pour les structures d'une longueur de portée supérieure à 30 m, il est nécessaire de calculer en plus l'ascenseur du bâtiment. Lors du processus de résolution du problème, il est possible d'obtenir la charge exacte sur la structure métallique et de sélectionner les paramètres corrects des tubes profilés.

  

  A titre d'exemple, considérons le calcul des fermes d'une structure de hangar standard de 4x6 m.

  La conception utilise un profilé de 3 sur 3 cm dont les parois ont une épaisseur de 1,2 mm.

  La bande inférieure du produit a une longueur de 3,1 m et la bande supérieure - 3,90 m.Des racks verticaux constitués du même tube profilé sont installés entre eux. Le plus grand d'entre eux a une hauteur de 0,60 m, les autres sont découpés par ordre décroissant. Vous pouvez vous limiter à trois racks, en les plaçant depuis le début d'une pente élevée.

  

  Les sections formées dans ce cas sont renforcées en installant des cavaliers diagonaux. Ces derniers sont constitués d'un profil plus fin. Par exemple, un tuyau d'une section de 20 sur 20 mm convient à ces fins. Les crémaillères ne sont pas nécessaires au point de convergence des courroies. Sur un produit, vous pouvez vous limiter à sept accolades.

  Cinq structures similaires sont utilisées pour 6 m de longueur de canopée. Ils sont posés par incréments de 1,5 m, reliés par des cavaliers transversaux supplémentaires constitués d'un profilé d'une section de 20 sur 20 mm. Ils sont fixés au tapis supérieur, disposés au pas de 0,5 m.Des panneaux en polycarbonate sont fixés directement sur ces cavaliers.

  Calcul de la ferme voûtée

  

  La fabrication de fermes arquées nécessite également des calculs précis. Cela est dû au fait que la charge qui leur est appliquée ne sera répartie uniformément que si les éléments arqués créés ont une géométrie idéale, c'est-à-dire la forme correcte.

  Examinons de plus près comment créer un cadre en arc pour un auvent d'une portée de 6 m (L). Nous prendrons la distance entre les arches à 1,05 m.Avec une hauteur de produit de 1,5 mètre, la structure architecturale aura un aspect esthétique et pourra supporter des charges élevées.

  Lors du calcul de la longueur du profil (mn) dans la bande inférieure, la formule de longueur de secteur suivante est utilisée : π R α:180, où les valeurs des paramètres pour cet exemple conformément au dessin sont respectivement : R= 410 cm, α÷160°.

  

  Après substitution nous avons :

  3.14 410 160:180 = 758 (cm).

  Les nœuds de la structure doivent être situés sur la membrure inférieure à une distance de 0,55 m (avec arrondi) les uns des autres. La position des extrêmes est calculée individuellement.

  Dans les cas où la portée est inférieure à 6 m, le soudage des structures métalliques complexes est souvent remplacé par une poutre simple ou double, pliant le profilé métallique sous un rayon donné. Bien qu'il ne soit pas nécessaire de calculer le cadre cintré, la sélection correcte d'un tuyau profilé est toujours pertinente. Après tout, la résistance de la structure finie dépend de sa section transversale.

  Calcul d'une ferme voûtée à partir d'un tuyau profilé en ligne

  Comment calculer la longueur de l'arc pour un auvent en polycarbonate

  La longueur d'arc d'un arc peut être déterminée par la formule de Huygens. Le milieu est marqué sur l'arc, en le marquant avec le point M, qui est situé sur la perpendiculaire CM tracée à la corde AB, passant par son milieu C. Ensuite, vous devez mesurer les cordes AB et AM.

  La longueur de l'arc est déterminée par la formule de Huygens: p \u003d 2l x 1/3 x (2l - L), où l est l'accord AM, L est l'accord AB)

  L'erreur relative de la formule est de 0,5% si l'arc AB contient 60 degrés, et avec une diminution de la mesure angulaire, l'erreur diminue considérablement. Pour un arc de 45 degrés. il n'est que de 0,02 %.

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

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

CALCUL DES FERMES PLATES

Des lignes directrices et des 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

© Université d'État de génie civil de Rostov, 2006

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 déplacement plan-parallèle du corps peut être considéré pour le moment comme mouvement rotatif 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.

2.6.1. Concepts généraux.

Un système de barres plates qui, après l'inclusion de charnières dans tous les nœuds, reste géométriquement inchangé est appelé une ferme.

Des exemples de fermes sont illustrés à la Figure 2.37.

Dans les structures à barres réelles qui correspondent à la définition de "treillis", les barres dans les nœuds ne sont pas reliées par des charnières, mais par des poutres, des rivets, des soudures ou encastrées (dans des structures en béton armé). Néanmoins, dans les schémas de conception de telles structures, des charnières peuvent être introduites dans les nœuds, mais à condition que

les tiges sont parfaitement droites ;

· les axes des tiges se coupent au centre du nœud ;

les forces concentrées ne sont appliquées qu'aux nœuds ;

Les dimensions des sections transversales des tiges sont très inférieures à leur longueur.

Fig.2.37.. Fermes plates déterminées statiquement.

Dans ces conditions, les truss rods ne travaillent qu'en traction ou en compression, seuls des efforts longitudinaux y apparaissent..

Cette circonstance simplifie grandement le calcul du système de tiges et permet d'obtenir des résultats avec un degré de précision suffisant.

Pour déterminer les efforts dans les treillis par la méthode de la section, il faut :

1) Conduire le profil en travers de manière à ce qu'il

croisé l'axe de la tige, dans lequel la force est déterminée;

croisé, si possible, pas plus de trois tiges;

divisait la ferme en deux parties.

2) Diriger les efforts longitudinaux dans les tiges dans le sens positif, c'est-à-dire du nœud.

3) Choisissez de telles équations d'équilibre pour une partie de la ferme, qui n'incluraient qu'un seul effort souhaité. De telles équations sont, par exemple,

la somme des moments autour du point d'intersection des lignes d'action des forces dans les treillis coupés par la section ; ces points sont appelés moment;

· somme des projections de force sur l'axe vertical pour les contreventements en treillis avec des membrures parallèles.

4) Pour déterminer les efforts dans les poteaux, découpez les nœuds si pas plus de trois tiges y convergent.

5) Pour simplifier la détermination des épaules des efforts internes par rapport au point de moment, lors de la compilation des équations des moments, si nécessaire, remplacez les efforts souhaités par leurs projections sur des axes mutuellement perpendiculaires.

2.6.2. Détermination des efforts dans les truss rods.

Pour déterminer les efforts dans les truss rods, il faut :

déterminer les réactions des supports ;

Déterminer les forces requises en utilisant la méthode de section ;

· Vérifiez les résultats.

Les réactions des supports dans les fermes à poutres simples, illustrées à la Fig. 2.37, sont déterminées de la même manière que dans les poutres à une travée à l'aide d'équations de la forme

Pour vérifier les réactions des supports, on utilise l'équation

Considérons l'algorithme de calcul sur un exemple spécifique.

Dana schéma de conception fermes (Figure 2.38).

Il est nécessaire de déterminer les forces dans les barres 4-6, 3-6, 3-5, 3-4, 7-8.

La solution du problème.

1) Déterminer les réactions des supports.

Pour ce faire, nous utilisons l'équation d'équilibre :

Nous écrivons les équations en utilisant la règle du signe acceptée :

En résolvant les équations, on trouve

Nous vérifions les réactions des supports selon l'équation.

2) Nous déterminons les forces dans les truss rods.

a) Forces dans les tiges 4-6, 3-6, 3-5.

Pour déterminer les forces dans les tiges indiquées, nous coupons la ferme avec une section ah en deux parties et considérons l'équilibre du côté gauche de la ferme (Fig. 2.39.

Sur le côté gauche du treillis, nous appliquons la réaction du support , la force agissant au nœud 4 et les forces souhaitées dans les tiges de treillis , , . Nous dirigeons ces efforts le long des tiges correspondantes loin du nœud, c'est-à-dire dans une direction positive.

Pour déterminer les forces , , le système d'équations suivant peut être utilisé :

Mais dans ce cas, nous obtenons un système d'équations jointes, qui comprendra tous les efforts requis.

Pour simplifier la solution du problème, il faut utiliser les équations d'équilibre, qui ne comporteraient qu'une seule inconnue.

Pour déterminer la force, une telle équation est

c'est-à-dire la somme des moments relatifs au nœud 3, dans laquelle les lignes d'action des forces et se croisent, puisque les moments de ces forces relatifs au nœud 3 sont égaux à zéro. Pour l'effort, cette équation est

c'est-à-dire la somme des moments relatifs au nœud 6, dans lequel les lignes d'action des forces et se croisent.

Pour déterminer la force, il faut utiliser l'équation de la somme des moments relatifs au point O, au niveau duquel les lignes d'action des forces et se croisent, c'est-à-dire

Lors de l'écriture de ces équations, des difficultés mathématiques surgissent pour déterminer les épaules des forces par rapport aux points correspondants. Pour simplifier la solution de ce problème, il est recommandé d'étendre la force souhaitée le long des axes X, Y et d'utiliser les projections de force lors de l'écriture de l'équation d'équilibre.

Montrons cela sur l'exemple de l'effort (Fig. 2.40).

Écrivons l'équation :

En résolvant l'équation, on obtient :

À cet exemple la projection de la force sur l'axe X a un moment par rapport au point O égal à zéro, puisque la ligne de son action passe par le point O.

3) Nous déterminons la force dans la tige 3-4.

Pour déterminer la force, nous découpons 4 fermes en un nœud avec une section transversale b-b(Fig.2.41.a).

4) Nous déterminons la force dans la tige 7-8.

Découpez la section du nœud 8 s-s(Fig.2.41.b). On compose deux équations d'équilibre

Pour déterminer l'effort, nous avons deux équations à trois inconnues. Par conséquent, l'une de ces inconnues ( ou ) doit être prédéterminée.

Si la force est connue, l'équation peut être utilisée pour déterminer la force :

la somme des projections des forces appliquées dans le nœud sur l'axe des x, perpendiculaire à la ligne d'action de la force.

Il convient de noter que les forces dans les barres de ferme peuvent être déterminées en considérant tour à tour l'équilibre de ses nœuds et en composant deux équations pour chaque nœud.

Il est nécessaire de commencer par un nœud dans lequel seules deux tiges convergent, puis de considérer séquentiellement les nœuds dans lesquels il n'y a que deux forces inconnues. Prenons un exemple(fig.2.42).

1) On considère le nœud 1, dans lequel seules deux tiges convergent. Écrire et résoudre des équations

2) On considère le nœud 2, dans lequel 3 tiges convergent, mais la force est connue :

En résolvant le système d'équations, on trouve :

Ensuite, le nœud 4 est considéré, et ainsi de suite.

Cette méthode de détermination des efforts dans les truss rods présente les inconvénients suivants :

une erreur commise lors du processus de calcul est étendue aux calculs ultérieurs ;

Il n'est pas rationnel de déterminer les forces uniquement dans les tiges de ferme individuelles.

Les avantages de la méthode incluent la possibilité d'application dans la préparation de programmes de calcul sur ordinateur.

2.6.3. Vérification des résultats de calcul.

Pour vérifier les résultats du calcul, vous devez utiliser les équations d'équilibre, qui incluent le plus grand nombre efforts. Ainsi, par exemple, pour vérifier les efforts , , (Fig. 3.3) de telles équations sont

En utilisant un tuyau profilé pour le montage de 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 pour cheminées, à l'installation de supports de toit et d'auvents. Le type et les dimensions des fermes sont déterminés en fonction des spécificités d'utilisation, qu'il s'agisse ménage ou zone industrielle. Il est important de calculer correctement la ferme à partir du tube profilé, sinon la structure risque de ne pas supporter les charges opérationnelles.

Auvent de fermes cintrées

Types de ferme

Les fermes métalliques laminées par tuyaux demandent beaucoup de main-d'œuvre à installer, mais elles sont plus économiques et plus légères que les structures à poutres solides. Un tube profilé, qui est fabriqué à partir d'un tube rond par usinage 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 de monter des fermes à partir de tuyaux carrés.

La ferme est une structure métallique, qui comprend les courroies supérieure et inférieure, ainsi que la grille entre elles. Les éléments de réseau sont:

• stand - situé perpendiculairement à l'axe;
• entretoise (entretoise) - installée à un angle par rapport à l'axe;
• sprengel (entretoise auxiliaire).

Éléments structurels treillis métallique

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

La fabrication de fermes métalliques est réalisée au sol ou dans des conditions de production. Les éléments des tubes profilés sont généralement fixés ensemble à l'aide de Machine de soudage ou des douves, des foulards, des matériaux appariés peuvent être utilisés. Pour monter le cadre de l'auvent, de la visière, du toit d'un bâtiment capital, les fermes finies sont soulevées et fixées à la garniture supérieure selon les marques.

Utilisé pour couvrir les portées diverses possibilités fermes métalliques. La conception peut être:

• appentis;
• gâble;
• droit;
• arqué.

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

Ferme triangulaire pour construction à pente unique

Caractéristiques de conception

Le choix de la conception des fermes d'auvent à partir d'un tuyau profilé, d'auvents, systèmes de ferme sous le toit dépend des charges opérationnelles calculées. Le nombre de ceintures diffère:

• supports dont les composants forment un plan;
• structures suspendues, qui comprennent la ceinture supérieure et inférieure.

Dans la construction, des fermes de différents contours peuvent être utilisées:

• avec un tapis parallèle (le plus simple et option économique, est assemblé à partir d'éléments identiques);
• triangulaire à un pas (chaque nœud de support se caractérise par une rigidité accrue, grâce à laquelle la structure résiste à de lourdes charges externes, la consommation de matériau des fermes est faible);
• polygonale (supporte les charges d'un sol lourd, 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 d'un toit à fortes pentes, caractérisé par une forte consommation de matériaux, il y a beaucoup de déchets lors de l'installation);
• segmentaire (adapté aux structures avec un toit en polycarbonate translucide, l'installation est compliquée en raison de la nécessité de réaliser des éléments arqués avec une géométrie idéale pour une répartition uniforme des charges).

Contours des ceintures en treillis

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

Bases de calcul

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

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

Le calcul de la canopée revient in fine à déterminer les écarts optimaux entre les nœuds de la ferme. Pour ce faire, il est nécessaire de calculer la charge sur la structure métallique, de calculer le profil du tuyau.

Des charpentes de toit mal calculées constituent une menace pour la vie et la santé humaines, car des 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 familiarisés avec les programmes spécialisés.

S'il est décidé d'effectuer les calculs par vous-même, vous devez utiliser les données de référence, y compris la résistance du tuyau à la flexion, être guidé par SNiP. Il est difficile de calculer correctement la conception sans les connaissances pertinentes, il est donc recommandé de trouver un exemple de calcul d'une ferme typique de la configuration souhaitée et de substituer les valeurs nécessaires à la formule.

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

Dessin dimensionnel

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

1. La taille de la portée du bâtiment à couvrir est déterminée, la forme du toit et l'angle d'inclinaison optimal de la pente (ou des pentes) sont sélectionnés.
2. 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 prévues.
3. Après avoir calculé les dimensions approximatives de la ferme, il convient de déterminer s'il est possible de fabriquer des structures métalliques en usine et de les livrer sur le site par la route, ou le soudage des fermes à partir d'un tube profilé sera effectué directement sur le chantier en raison à la grande longueur et hauteur des structures.
4. Ensuite, vous devez calculer les dimensions des panneaux, en fonction des indicateurs de charges pendant le fonctionnement du toit - constants et périodiques.
5. Déterminer hauteur optimale structures au milieu de la portée (H), utilisez les formules suivantes, où L est la longueur de la ferme :
   • pour les bandes parallèles, polygonales et trapézoïdales : H=1/8×L, tandis que la pente de la bande supérieure doit être d'environ 1/8×L ou 1/12×L ;
   • pour les structures métalliques triangulaires : H=1/4×L ou H=1/5×L.
6. L'angle d'installation des entretoises en treillis est de 35° à 50°, la valeur recommandée est de 45°.
7. L'étape suivante consiste à déterminer la distance entre les nœuds (généralement, elle correspond à la largeur du panneau). Si la longueur de la portée dépasse 36 mètres, le calcul de l'ascenseur du bâtiment est requis - un coude supprimé qui agit sur la structure métallique sous des charges.
8. Sur la base de mesures et de calculs, un schéma est en cours de préparation, selon lequel les fermes seront fabriquées à partir d'un tube profilé.

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

Pour assurer la précision nécessaire des calculs, utilisez une calculatrice de construction - un programme spécial approprié. De cette façon, vous pouvez comparer vos propres calculs et ceux du logiciel afin d'éviter une grande différence de taille !

Structures en arc : exemple de calcul

Afin de souder une ferme pour un auvent en forme d'arche à l'aide d'un tube profilé, il est nécessaire de calculer correctement la structure. Considérez les principes de calcul en utilisant l'exemple d'une structure proposée avec une portée entre les structures de support (L) de 6 mètres, un pas entre les arches de 1,05 mètre, une hauteur de ferme de 1,5 mètre - une telle ferme arquée a l'air esthétique et est capable pour supporter des charges élevées. Dans ce cas, 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 de 4,1 mètres (r). La valeur de l'angle entre les rayons : a=105,9776°.

Schéma avec les dimensions de la verrière cintrée

Pour la bande inférieure, la longueur du profil (mn) est calculée par la formule :

mn = π×R×α/180, où:

mn est la longueur du profil depuis la bande inférieure ;

π – constant (3,14);

R est le rayon du cercle ;

α est l'angle entre les rayons.

En conséquence, nous obtenons :

mn \u003d 3,14 × 4,1 × 106 / 180 \u003d 7,58 m

Les nœuds de la structure sont situés dans les sections de la ceinture inférieure avec un pas de 55,1 cm - il est permis d'arrondir la valeur jusqu'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 sous le rayon sélectionné. Dans ce cas, le calcul des fermes cintrées n'est pas nécessaire, mais il est important de choisir la bonne section du matériau afin que la structure puisse supporter les charges.

Tube profilé pour le montage de fermes: exigences de calcul

À structures préfabriquées les plafonds, principalement de grande taille, ont résisté au test de résistance pendant toute la durée de vie, le laminage de tubes pour la fabrication de fermes est sélectionné sur la base de:

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

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

Auvent pour une voiture à partir d'un tuyau

Il est recommandé que les fermes soient fabriquées à partir de tuyaux Haute qualité, pour les structures cintrées, il est souhaitable de choisir de l'acier allié. Pour que les structures métalliques résistent à la corrosion, l'alliage doit comprendre un pourcentage important de carbone. Les structures métalliques en acier allié n'ont pas besoin de peinture de protection supplémentaire.

Sachant comment 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 d'un profilé métallique avec une section en forme de carré ou de rectangle en raison de la présence de deux raidisseurs.
• Les principaux composants de la structure métallique sont fixés ensemble à l'aide de coins et de punaises jumelés.
• Lors de l'assemblage de pièces de cadre dans la membrure supérieure, il est nécessaire d'utiliser des coins polyvalents de poutre en I, tandis que l'assemblage doit être effectué sur le côté le plus petit.
• La conjugaison des parties de la ceinture inférieure est fixée avec l'installation de coins équilatéraux.
• Lors de l'assemblage des parties principales de structures métalliques de grande longueur, des plaques suspendues 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. S'il n'y a pas de compétences en soudage, il est recommandé d'inviter un soudeur avec matériel professionnel.

Soudage des éléments en treillis

Les racks de structures métalliques sont montés à angle droit, entretoises - à une inclinaison de 45 °. Lors de la première étape, nous découpons des éléments du tube profilé conformément aux dimensions indiquées sur le dessin. Nous assemblons la structure principale au sol, vérifions sa géométrie. Ensuite, nous cuisons le cadre assemblé, en utilisant des coins et des plaques de recouvrement là où ils sont nécessaires.

Assurez-vous de vérifier la résistance de chaque soudure. La résistance et la fiabilité des structures métalliques soudées, leur capacité portante dépendent de leur qualité et de la précision de la localisation des éléments. Les fermes finies sont soulevées et attachées au harnais, en observant l'étape d'installation selon le projet.