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Souvent, nous n’avons pas la possibilité d’appliquer une poutre conventionnelle à une structure particulière et nous sommes obligés d’appliquer une structure plus complexe appelée treillis.

Le calcul de la structure métallique, bien que différent du calcul de la poutre, n’est pas difficile à calculer. Vous aurez seulement besoin d'attention, de connaissances de base en algèbre et en géométrie, ainsi que d'une heure ou deux de temps libre.

Alors commençons. Avant de compter la ferme, demandons-nous une situation réelle que tu pourrais rencontrer. Par exemple, vous devez bloquer le garage avec une largeur de 6 mètres et une longueur de 9 mètres, mais vous ne disposez ni de dalles ni de poutres. Seuls les coins métalliques de différents profils. Ici, nous allons aussi recueillir notre ferme!

À l'avenir, sur la ferme sera basé sur les pistes et profilé. Porter la ferme sur les murs du garage est une charnière.

Pour commencer, vous devez connaître toutes les dimensions géométriques et tous les angles de votre ferme. Ici, nous aurons besoin de nos mathématiques, à savoir la géométrie. Nous trouvons les angles en utilisant le théorème du cosinus.

Ensuite, vous devez collecter toutes les charges de votre ferme (vous pouvez le voir dans l'article Calcul de la canopée). Supposons que vous ayez l'option de chargement suivante:

Ensuite, nous devons numéroter tous les éléments, les nœuds de ferme et définir les réactions de support (les éléments sont verts et les nœuds bleus).

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

À partir de la deuxième équation, nous trouvons la réaction de référence Rb:

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

Une fois les réactions de support connues, nous devons trouver un nœud contenant les quantités les moins inconnues (chaque élément numéroté est une quantité inconnue). À partir de ce moment, nous commençons à diviser la ferme en nœuds distincts et trouvons les efforts internes des truss rods dans chacun de ces nœuds. C'est pour ces efforts internes que nous choisirons les sections de nos cannes.

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

Nous passons donc au calcul. Dans le nœud 1, il n'y a que 2 valeurs inconnues, nous allons donc considérer ce nœud (nous définissons les directions des efforts S1 et S2 à partir de nos propres considérations, dans tous les cas, nous obtiendrons le résultat correct).

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

A partir de la 1ère équation, on peut voir que S2 = 0, c'est-à-dire que la 2ème barre n'est pas chargée ici!

A partir de la 2ème équation, il est clair que S1 = 100 kg.

Puisque la valeur de S1 était positive pour nous, nous avons choisi correctement la direction de l’effort! S'il s'avère négatif, l'orientation doit être modifiée et le signe remplacé par «+».

Connaissant la direction de la force S1, on peut imaginer ce qu'est la 1ère tige.

Puisqu’une force a été envoyée au noeud (noeud 1), la seconde force sera alors envoyée au noeud (noeud 2). Notre noyau essaie donc de s’étirer, ce qui signifie qu’il est comprimé.

Ensuite, nous considérons le noeud 2. Il contenait 3 quantités inconnues, mais puisque nous avons déjà trouvé la valeur et la direction S1, il ne reste que 2 quantités inconnues.

Encore une fois, nous faisons les équations sur les axes x et y:

À partir de la 1ère équation, S3 = 540,83 kg (le bâtonnet numéro 3 est comprimé).

À partir de la deuxième équation, S4 = 450 kg (la tige numéro 4 est étirée).

Considérons le 8ème noeud:

Faites les équations sur les axes x et y:

Considérons le 7ème noeud:

Faites les équations sur les axes x et y:

À partir de la 1ère équation, nous trouvons S12:

À partir de la 2ème équation, nous trouvons S10:

Ensuite, considérons le numéro de noeud 3. Pour autant que nous nous en souvenions, la deuxième tige est zéro et nous ne la tirerons donc pas.

Equations sur les axes x et y:

Et ici nous aurons besoin d'algèbre. Je ne décrirai pas en détail la méthode de recherche de valeurs inconnues, mais l’essence est la suivante: à partir de la 1ère équation, nous exprimons S5 et le substituons à la 2ème.

Selon les résultats obtenus:

Considérons le noeud numéro 6:

Faites les équations sur les axes x et y:

Tout comme dans le 3ème noeud, nous trouvons nos inconnues.

Considérons le noeud numéro 5:

À partir de la 1ère équation, nous trouvons S7:

Pour vérifier nos calculs, nous considérons le 4ème noeud (la tige n ° 9 ne fait aucun effort):

Faites les équations sur les axes x et y:

Dans la 1ère équation on obtient:

Dans la 2ème équation:

Cette erreur est permise et très probablement associée aux angles (2 décimales au lieu de 3-e).

En conséquence, nous obtenons les valeurs suivantes:

J'ai décidé de vérifier tous nos calculs dans le programme et d'obtenir exactement les mêmes valeurs:

Lors du calcul du treillis métallique après que toutes les forces internes dans les tiges ont été trouvées, nous pouvons procéder à la sélection de la section de nos tiges.

Pour plus de commodité, toutes les valeurs sont résumées dans le tableau.

Pour les calculs, nous n’aurons pas besoin de la longueur réelle, mais de la longueur calculée. Nous pourrons trouver la longueur calculée dans SNiP II-23-81 * "Structures en acier". Le tableau est ci-dessous:

Comme on peut le voir sur la table, nous allons vérifier la tige de ferme dans deux directions:

- dans le plan de la ferme

- à partir du plan de la ferme (perpendiculaire au plan de la ferme)

Avec une longueur de garage de 9 mètres, nous mettons 4 fermes en 3 mètres, ce qui signifie que la longueur géométrique et estimée des tiges à partir du plan de la ferme sera de 3 mètres.

De plus, selon que la tige est comprimée ou non, nous calculons, à l'aide de la formule, la section requise.

Pour calculer les barres comprimées, nous utilisons la formule (la surface requise de la barre):

En utilisant cette formule, vous pouvez calculer ce calcul en ligne.

Nous vérifions également notre canne pour une flexibilité maximale. En règle générale, la flexibilité maximale ne doit pas être supérieure à 100-150.

Où lx - la longueur calculée dans le plan de la ferme

Ly - la longueur calculée du plan de la ferme

Ix - le rayon d'inertie de la section le long de l'axe x

Iy - le rayon d'inertie de la section le long de l'axe des y

Pour calculer les tiges étirées, nous utilisons la formule suivante (la surface requise de la tige):

Cette formule peut être utilisée dans le calcul en ligne d'éléments étirés.

Par exemple, deux angles jumeaux 32x3 supportent une force égale à 3,916 * 2 = 7,832 tonnes.

Calcul des fermes métalliques

Une ferme est un système de tiges généralement rectilignes qui sont interconnectées par des nœuds. Il s'agit d'une conception géométriquement immuable avec des nœuds articulés (considérée comme articulée en première approximation, car la rigidité des nœuds affecte le fonctionnement de la structure n'est pas significatif).

Étant donné que les tiges ne subissent que de la tension ou de la compression, le matériau de la ferme est utilisé plus complètement que dans une poutre solide. Cela fait de ce système un matériau rentable, mais prenant beaucoup de temps à fabriquer. Par conséquent, la conception doit prendre en compte le fait que la possibilité d'utiliser des fermes augmente proportionnellement à sa taille.

Les fermes sont largement utilisées dans le génie civil industriel. Ils sont utilisés dans de nombreuses industries de la construction: bâtiments, ponts, pylônes pour lignes électriques, supports de transport, ponts élévateurs, etc.

Conception de l'appareil

Les éléments principaux des fermes sont les courroies qui composent le contour de la ferme, ainsi que la grille constituée de racks et de diagonales. Ces éléments sont reliés en nœuds par des goussets de jonction ou nodaux. La distance entre les supports s'appelle span. Les ceintures de ferme travaillent généralement sur des forces longitudinales et des moments de flexion (comme des poutres solides); le treillis en treillis assume fondamentalement une force transversale comme le mur dans le faisceau.

Selon l'emplacement des truss rods sont divisés en plat (si tout est dans le même plan) et spatial. Les fermes plates ne peuvent percevoir la charge que par rapport à leur propre plan. par conséquent, ils doivent être fixés depuis leur propre plan avec des attaches ou d'autres éléments. Les fermes spatiales sont créées pour supporter la charge dans n'importe quelle direction, car elles créent un système spatial rigide.

Classification ceinture et grille

Pour différents types de charges, différents types de fermes sont utilisés. Leurs classifications sont nombreuses et dépendent de différents signes.

Considérez les types de contour de la ceinture:

Formes de structures en treillis

a - segmental; b - polygonal; dans - trapézoïdal; d - avec disposition parallèle des ceintures; d - et - triangulaire

Les ceintures en treillis doivent correspondre à une charge statique et au type de charge qui détermine le tracé des moments de flexion.

Les contours des courroies déterminent en grande partie l'efficacité de la ferme. Selon la quantité d'acier utilisée, le segment est le plus efficace, mais il est aussi le plus difficile à fabriquer.

Par type de réseau, les fermes sont les suivantes:

Structure de toit

a - triangulaire; b - triangulaire avec des racks supplémentaires; en diagonale avec des diagonales ascendantes; g - diagonale avec diagonales descendantes; d - trussy; e-cross;

W - croix; h - rhombique; et - à manches courtes

Caractéristiques du calcul et de la conception des fermes tubulaires

Pour la production des fermes de trubachyh, on utilise de l’acier d’une épaisseur de 1,5 à 5 mm. Le profil peut être rond ou carré.

Types de tuyaux profilés

Le profil tubulaire des tiges comprimées est le plus efficace en termes de consommation d'acier en raison de la répartition favorable du matériau par rapport au centre de gravité. Avec la même section, il présente le rayon d'inertie le plus grand par rapport aux autres types de produits laminés. Cela vous permet de concevoir des tiges avec le moins de flexibilité possible et de réduire la consommation d'acier de 20%. Un autre avantage important des tuyaux est leur rationalisation. De ce fait, la pression du vent sur ces exploitations est moindre. Les tuyaux sont faciles à nettoyer et à peindre. Tout cela rend le profil tubulaire avantageux pour une utilisation en treillis.

Lors de la conception de fermes, vous devez essayer de centrer les éléments dans les nœuds le long des axes. Ceci est fait pour éviter des contraintes supplémentaires. Les partenaires nodaux des fermes de tuyaux doivent fournir une connexion étroite (il est nécessaire d'empêcher l'apparition de corrosion dans la cavité interne de la ferme).

Les plus rationnelles pour les fermes tubulaires sont les unités à facettes avec des tiges en butée du treillis directement aux courroies. Ces nœuds sont réalisés à l’aide d’une découpe spéciale des extrémités, ce qui permet de minimiser les dépenses de main-d’œuvre et de matériaux. Centrer les tiges sur les axes géométriques. En l'absence d'un mécanisme permettant une telle découpe, les extrémités du treillis sont aplaties.

De tels nœuds ne sont pas acceptables pour tous les types d'acier (seulement à faible teneur en carbone ou autres à haute ductilité). Si le treillis et les courroies du tuyau ont le même diamètre, il est conseillé de les connecter à la bague.

Calcul des fermes de toit, en fonction de l'angle d'inclinaison du toit

Construction à un angle d'inclinaison du toit de 22-30 degrés

L'angle d'inclinaison du toit est considéré comme optimal pour un toit à deux versants de 20 à 45 degrés, pour une pente unique de 20 à 30 degrés.

La construction de revêtements de bâtiments consiste généralement en une série de fermes. S'ils ne sont interconnectés que par des exécutions, le système est variable et peut perdre en stabilité.

Pour assurer l’immuabilité de la conception, les concepteurs fournissent plusieurs blocs spatiaux provenant de fermes voisines, qui sont maintenus ensemble par des connexions dans les plans des courroies et des liaisons transversales verticales. D'autres fermes sont attachées à ces blocs rigides à l'aide d'éléments horizontaux, ce qui assure la stabilité de la structure.

Pour calculer la couverture du bâtiment, il est nécessaire de déterminer l'angle du toit. Ce paramètre dépend de plusieurs facteurs:

  • type de ferme
  • tarte à la toiture
  • caisse
  • matériau de toiture

Si l'angle d'inclinaison est significatif, j'utilise des fermes de type triangulaire. Mais ils ont des inconvénients. Il s'agit d'une unité de support complexe pour laquelle un joint articulé est nécessaire, ce qui rend l'ensemble de la structure moins rigide dans le sens transversal.

Charger la collection

Typiquement, la charge agissant sur la structure est appliquée sur le site des nœuds auxquels les éléments des structures transversales sont attachés (par exemple, un plafond suspendu ou des poutres de toiture). Pour chaque type de charge, il est souhaitable de déterminer les forces dans les tiges séparément. Types de charges pour les fermes de toit:

  • constante (poids propre de la structure et de l'ensemble du système supporté);
  • temporaire (charge provenant d'équipements suspendus, charge utile);
  • à court terme (atmosphérique, y compris la neige et le vent);

Pour déterminer la charge de calcul constante, vous devez d'abord trouver la zone de chargement avec laquelle elle sera assemblée.

La formule pour déterminer la charge sur le toit:

où g est le poids propre de la ferme et de ses connexions, la projection horizontale, g1 est le poids du toit et l'angle d'inclinaison de la ceinture supérieure par rapport à l'horizon, b est la distance entre les fermes

Aussi, lors de la conception du toit, il est tenu compte de la région de construction. Si l'on suppose une charge de vent importante, l'angle d'inclinaison est minimal et le toit est incliné.

La neige est une charge temporaire et ne charge que partiellement la ferme. Charger la moitié de la ferme peut être très désavantageux pour un raskov moyen.

La charge de neige totale sur le toit est calculée par la formule:

où S est la charge de neige;

Sр - la valeur calculée du poids de la neige par 1 m2 de surface horizontale;

μ est le facteur de conception, pour prendre en compte l'inclinaison du toit (selon SNiP, égal à un si l'angle d'inclinaison est inférieur à 25 degrés et à 0,7 si l'angle est de 25 à 60 degrés)

La pression du vent est considérée comme significative uniquement pour les surfaces verticales et les surfaces, si leur angle d'inclinaison par rapport à l'horizon est supérieur à 30 degrés (pertinent pour les mâts, les tours et les fermes à forte pente). La charge de vent comme le reste est réduite au nodal.

Définition de l'effort

Lors de la conception des fermes tubulaires, il convient de prendre en compte leur rigidité accrue en flexion et un effet significatif de la rigidité des articulations au niveau des nœuds. Par conséquent, pour les profilés tubulaires, le calcul des fermes en fonction du schéma de charnière est autorisé à un rapport hauteur de section / longueur non supérieur à 1/10 pour une structure qui fonctionnera à une température de conception inférieure à -40 degrés.

Dans d'autres cas, il est nécessaire de calculer les moments de flexion dans les barres, résultant de la rigidité des noeuds. Dans ce cas, les efforts axiaux peuvent être calculés selon le schéma de la charnière et des moments supplémentaires peuvent être trouvés approximativement.

Dessin d'une ferme d'un profilé

Instructions pour le calcul des fermes en treillis

  • déterminé par la charge calculée (en utilisant le SNiP "Charge et impact")
  • il y a des efforts dans les tiges de la ferme (à déterminer avec le schéma de conception)
  • la longueur calculée de la tige est calculée (égale au produit du coefficient de réduction de longueur (0.8) et de la distance entre les centres des nœuds)
  • test de la barre de compression pour plus de flexibilité
  • compte tenu de la flexibilité des tiges, prenez la section par zone

Lorsqu'elles sont présélectionnées pour les courroies, la valeur de flexibilité est prise de 60 à 80, pour le réseau 100-120.

En résumé

Avec une conception appropriée du système de fermes, vous pouvez réduire considérablement la quantité de matériau utilisé et rendre la construction du toit beaucoup moins chère. Pour un calcul correct, il est nécessaire de connaître la région de construction afin de déterminer le type de profil, en fonction de l'objectif et du type d'objet. En appliquant la bonne méthodologie pour trouver les données calculées, il est possible d’obtenir le rapport optimal entre le prix de construction de la structure et ses caractéristiques de performance.

Un exemple du calcul des fermes en treillis

Un exemple Calcul en treillis. Il est nécessaire de calculer et de sélectionner la section transversale des éléments de la ferme en treillis d'un bâtiment industriel. Au milieu de la travée se trouve une lanterne de 4 m de hauteur.

La longueur de la ferme L = 24 m; distance entre fermes b = 6 m; panneau en treillis d = 3 m. Le toit est chaud pour les dalles en béton armé à grands panneaux de taille 6 x 1,6 m, région enneigée III. Matière en acier de qualité Art. 3. Le coefficient de conditions de travail pour les éléments compressés de la ferme est m = 0,95, pour étiré m = 1.

1) Charge de calcul. La définition des charges de calcul est donnée dans le tableau.

Le poids propre des structures en acier est approximativement adopté conformément au tableau Poids approximatifs de la structure en acier des bâtiments industriels en kg pour 1 m 2 de bâtiment: fermes - 25 kg / m 2, lanterne - 10 kg / m 2, communications - 2 kg / m 2.

Charge de neige pour la zone III de 100 kg / m 2; En raison de possibles dérives, la charge de neige en dehors de la lanterne a été adoptée avec un coefficient c = 1,4 (voir Exigences pour les structures en acier).

Charge totale calculée uniformément distribuée:

sur la lampe q1 = 350 + 140 = 490 kg / m 2;

à la ferme q2 = 350 + 200 = 550 kg / m 2.

2) charges nodales. Le calcul des charges nodales est donné dans le tableau.

Charge nodale P1, R2, R3 et P4 obtenu comme produit d’une charge uniformément répartie sur la zone de cargaison correspondante. Pour charger P3 charge ajoutée G1 repliant du poids de la dalle latérale de 135 kg / m et du poids des surfaces vitrées de la lampe avec une hauteur de 3 m, pris à 35 kg / m 2.

Charge locale Pm, La ligne en pointillé de la figure résulte du support de dalles en béton armé de 1,5 m de large au milieu du panneau et provoque la flexion de la ceinture supérieure. Sa valeur a déjà été prise en compte lors du calcul des charges nodales P1 - P4.

Par exemple, le calcul de treillis

3) Définition de l'effort. La définition des efforts dans les éléments de la ferme produit une manière graphique, en construisant une carte de Cremona-Maxwell. Les valeurs trouvées de l'effort calculé enregistré dans le tableau. En plus de la compression, la courroie supérieure est également soumise à une flexion locale.

Note Les contraintes calculées dans les éléments de treillis comprimés sont déterminées en tenant compte du coefficient de conditions de travail (m - 0,95) afin de les comparer dans tous les cas à la résistance calculée.

Le moment de la charge locale est égal (voir Définition des efforts dans les éléments de la ferme):

dans le premier panneau

dans le deuxième panneau

4) Sélection des sections. Nous commençons la sélection des sections avec l’élément le plus chargé de la ceinture supérieure, avec N = - 68,4 t et M2 = 3,3 tm. Nous traçons la section transversale de deux angles équidistants 150 X 14 pour lesquels, selon les tableaux de la gamme, nous trouvons les caractéristiques géométriques: F = 2 * 40,4 = 80,8 cm 2, moment de résistance pour la fibre la plus comprimée (supérieure) de la section Wvoir 1 = 203 X 2 = 406 cm 3; ρ = W / F = 406 / 80.8 = 5,05cm, rx = 4,6 cm; rà = 6,6 cm

Flexibilité: λx = lx / rx = 300 / 4,6 = 65; λy = 150 / 6,6 = 23. Selon le tableau. 1 de l'application II on trouve:x = 0,83; φà = 0,96. Excentricité e = 330mcm / 68,4m = 4,84cm. Excentricité calculée (voir la formule (18.II))

Ici, le coefficient η = 1,3 est tiré du tableau. 4 annexes II. Depuis e1 < 4, то проверку сечения производим по формуле (17. II), определив предварительно φext selon l'onglet. 2 annexe II selon e1 = 1,4 et = 65 (interpolation entre les quatre valeurs les plus proches de e1 et λ):ext = 0,45.

En testant la tension dans le plan perpendiculaire au plan du moment, nous produisons la formule (28.VIII), pour laquelle nous déterminons d’abord le coefficient с par la formule (29.VIII)

Produire pour la section sélectionnée vérifier l'élément de la ceinture supérieure4. La force dans l'élément N = - 72,5 tonnes, il n'y a pas de moment de flexion. Coupe transversale de deux coins 150 X 14. Flexibilité

Cotes: φx = 0,83; φà= 0,68.

Nous conservons la section adoptée de la ceinture pour des raisons constructives. Le premier panneau de la courroie supérieure est uniquement soumis à une flexion locale, de sorte que sa section ne doit pas déterminer le choix des profils des angles de la courroie, destinés principalement aux travaux de compression.

Par conséquent, en laissant les deux mêmes angles 150 X 14 dans le premier panneau, forcez-les avec une feuille verticale 200 X 12 située entre les angles et vérifiez que la section résultante ne soit pas pliée.

Déterminez la position du centre de gravité de la section transversale:

où z0 et zl - la distance par rapport aux centres de gravité des coins et à la tôle par le haut, aux bords des coins;

Le plus grand stress de traction

Les données calculées de la section transversale sélectionnée de la courroie supérieure sont entrées dans le tableau ci-dessus.

Ensuite, sélectionnez la section transversale de la courroie inférieure aux angles de 130 X 90 X 8 et déterminez la tension calculée.

Après cela, nous définissons les angles minimum pour les accolades les moins chargées du milieu; pour élément compressé D3 ces angles sont déterminés par les exigences de flexibilité ultime (pour les contreventements λpr = 150, voir le tableau Flexibilité ultime λ d’éléments compressés et étirés).

Pour ce faire, on trouve les rayons d’inertie minimaux nécessaires (étant donné que lx = 0,8l):

Coins aux côtés égaux, les plus correspondants aux rayons d’inertie obtenus, déterminés par le tableau. 1 de l'annexe III. Vous pouvez également utiliser la table de données. 32 à angles égaux:

Les coins 75 X 6 avec rx = 2,31 cm et ry - 3,52 cm

Les valeurs de flexibilité correspondantes seront égales à:

Ces coins sont pris pour les accolades moyennes de la ferme et sont énumérés dans le tableau ci-dessus. Bien que l'accolade D4 étiré, mais, comme mentionné ci-dessus, en raison d’une possible charge asymétrique, les renforts centraux peuvent subir une légère compression, c’est-à-dire changer le signe de la force. Par conséquent, ils sont toujours vérifiés pour leur flexibilité ultime.

La première attelle demande beaucoup d’efforts, mais moins que la ceinture du bas; cependant, du fait de sa compression, le profil de la courroie inférieure aux angles de 130 X 90 X 8 est insuffisant. Nous devons entrer un autre quatrième profil: un angle de 150 X 100 X 10.

Enfin pour attelle étirée D2 les coins font 65 X 6. Nous utilisons les mêmes coins pour les racks (afin de ne pas introduire de nouveau profil). La vérification des contraintes donnée dans le tableau ci-dessus montre qu'il n'y a pas de surtension dans les éléments des fermes, ainsi que de dépasser les flexibilités limites.

"Conception des structures en acier",
K.K.Mukhanov

Lors de la sélection des sections pour éléments de fermes, il est nécessaire de s’efforcer de réduire le plus possible le nombre et le calibre des profils d’angle afin de simplifier le laminage et de réduire les coûts de transport du métal (le laminage dans les usines étant spécialisé dans les profils). En règle générale, il est possible de sélectionner rationnellement la section transversale des éléments des fermes de toit, en utilisant les angles compris entre 5 et 6 jauges différentes de la plage. La sélection des sections commence par une compression...

Dans un état critique, la perte de stabilité d'une tige comprimée est possible dans n'importe quelle direction. Considérez deux directions principales - dans le plan de la ferme et hors de ce dernier. Une déformation possible de la ceinture de ferme supérieure avec perte de stabilité dans le plan de la ferme peut se produire comme indiqué sur la figure, a, c'est-à-dire entre les noeuds de ferme. Cette forme de déformation correspond au cas principal de flambage...

Le choix du type de coins pour la bande de compression supérieure des fermes est effectué en tenant compte de la consommation minimale de métal, en assurant une stabilité égale de la ceinture dans toutes les directions et en créant la rigidité nécessaire pour faciliter le transport et l'installation à partir du plan de la structure. Étant donné que les longueurs estimées de la ceinture dans le plan et à partir du plan de la ferme sont dans de nombreux cas très différentes les unes des autres (lу =...

Comment se fait le calcul de la ferme pour un auvent?

La canopée est une structure architecturale simple utilisée à diverses fins. Dans la plupart des cas, il est fabriqué en l’absence de garage avec une couverture au chalet ou dans le but de protéger la zone de repos des rayons puissants du soleil. Pour assurer la fiabilité et la durabilité d'un bâtiment de cette taille, il sera nécessaire de calculer le toit. Au final, il sera possible d’obtenir des données permettant d’indiquer quelles fermes seront utilisées et comment elles devront être bouillies.

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

La figure 1 montre le schéma de fixation des tuyaux

Comment calculer la ferme pour une canopée faites-le vous-même?

Pour pouvoir calculer une telle construction pour un toit, vous devez préparer:

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

Lors des calculs, il sera nécessaire d'effectuer les actions suivantes:

  1. Tout d'abord, vous devez choisir une configuration de ferme. Pour cela, les contours futurs sont déterminés. Les contours doivent être sélectionnés en fonction des fonctions principales de la canopée, des matériaux et d’autres paramètres;
  2. Après cela, il sera nécessaire de déterminer les dimensions de la structure en cours de fabrication. La hauteur dépendra du type de toit et du matériau utilisé, du poids et d’autres paramètres;
  3. Si la portée dépasse 36 m, vous devrez effectuer un calcul pour un engin de chantier. Dans ce cas, il s’agit de la courbure échangeable inverse des charges de la ferme;
  4. Il est nécessaire de déterminer les dimensions des panneaux de construction, qui doivent correspondre aux distances entre les différents éléments, qui assurent le transfert des charges;
  5. Dans l'étape suivante, la distance entre les nœuds est déterminée, ce qui correspond le plus souvent à la largeur du panneau.

Lorsque vous effectuez des calculs, suivez ces conseils:

  1. Il faudra toutes les valeurs pour calculer exactement. Vous devez savoir que même le moindre défaut conduira à des erreurs dans le processus de réalisation de tous les travaux de construction de la structure. Si vous n’avez pas confiance en vos capacités, il est recommandé de faire immédiatement appel à des professionnels expérimentés dans ce domaine;
  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 en métal.

Lors du calcul de la ferme, il convient de rappeler qu’en cas de hauteur croissante, la capacité de charge augmentera également. En hiver, la neige sur une telle canopée ne s'accumule pratiquement pas. Afin d'augmenter la résistance de la structure, vous devez installer plusieurs nervures fortes.

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

  1. Pour les structures de petite taille, dont la largeur peut atteindre 4,5 m, vous devrez utiliser un tuyau en métal de 40x20x2 mm;
  2. Pour les structures d'une largeur inférieure à 5,5 m, il convient d'utiliser un tuyau de dimensions 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 d'un pas de treillis, il convient de prendre en compte le fait que la distance maximale possible entre les tuyaux du toit est de 1,7 m, ce qui permettra de préserver la fiabilité et la durabilité de la structure.

Exemple de calcul de fermes pour hangars

  1. À titre d'exemple, une canopée d'une largeur de 9 m avec une pente de 8 ° sera considérée. La portée de la structure est de 4,7 m. Les charges de neige pour la région sont de 84 kg / m²;
  2. Le poids de la ferme est d'environ 150 kg (vous devriez prendre un petit stock pour la force). La charge verticale est de 1,1 tonne par rack avec une hauteur de 2,2 m;
  3. À une extrémité, la ferme reposera sur le mur du bâtiment en briques et à l'autre extrémité - sur la colonne du support de la canopée à l'aide de boulons d'ancrage. Pour la fabrication de fermes utilisées tube carré 45x4 mm. Il convient de noter qu’il est très pratique de travailler avec un tel appareil;
  4. Il est préférable de faire des fermes avec des ceintures parallèles. La hauteur de chaque élément est de 40 cm.Pour les contreventements, un tuyau de section transversale de 25x3 mm est utilisé. Un tuyau de 35 x 4 mm est utilisé pour les courroies inférieure et supérieure. Les pics et autres éléments devront être soudés les uns aux autres, car l'épaisseur de la paroi sera de 4 mm.

Au final, il sera possible d’obtenir les données suivantes:

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

Toutes les données nécessaires aux calculs peuvent être trouvées dans des répertoires spéciaux. Toutefois, les professionnels recommandent d'effectuer des calculs de ce type à l'aide d'un logiciel. Si une erreur est commise, la ferme fabriquée se développera sous l'influence de charges de neige et de vent.

Comment calculer la ferme pour un auvent en polycarbonate?

La canopée est une structure complexe, vous avez donc besoin d’une estimation avant d’acheter une certaine quantité de matériau. La structure du support doit pouvoir supporter toutes les charges.

Pour effectuer un calcul de conception professionnel du polycarbonate, il est recommandé de faire appel à un ingénieur ayant l'expérience d'un travail similaire. Si la verrière est une structure séparée et non une extension d'une maison privée, les calculs deviendront plus compliqués.

Le toit de la rue est composé de colonnes, de rondins, de fermes et de couvertures. Ce sont ces éléments et devront compter.

Si vous envisagez de réaliser un auvent de type polycarbonate en arcade, vous ne pourrez pas vous passer des treillis. Les batteries de serveurs sont des périphériques qui lient les journaux et prennent en charge les publications. De tels éléments dépendront de la taille de la canopée.

Les auvents en polycarbonate, qui servent de base aux fermes métalliques, sont difficiles à fabriquer. Le cadre approprié pourra répartir la charge sur les colonnes de support et les retards, tandis que la structure du couvert ne s’effondrera pas.

Pour l'installation de polycarbonate, il est préférable d'utiliser un tuyau profilé. Le calcul principal de la ferme - matériel comptable et la pente. Par exemple, une forme irrégulière de la ferme est utilisée pour une construction à charnière unilatérale avec une petite pente. Si la structure a un petit angle, des treillis métalliques en forme de trapèze peuvent être utilisés. 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 de charge de la ferme sera grande (Fig. 2).

La figure 2 montre le futur auvent en polycarbonate.

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

  • Le pas entre les colonnes pour le support - 3 m;
  • Le nombre de poteaux métalliques - 8 pièces;
  • La hauteur des fermes sous les lignes est de 0,6 m;
  • Pour construire une latte de toit, vous aurez besoin de 12 tuyaux en forme de dimensions de 40x20x0,2 cm.

Dans certains cas, vous pouvez économiser en réduisant la quantité de matériau. Par exemple, au lieu de 8 racks, vous pouvez installer 6. Vous pouvez également réduire la caisse du cadre. Cependant, il n'est pas recommandé de permettre la perte de rigidité, car cela pourrait entraîner la destruction de la structure.

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

Dans ce cas, le porte-à-faux est calculé et les fermes sont installées par incréments de 1 m.La charge de ces éléments provenant des caisses est transmise exclusivement dans les noeuds des fermes. Comme le matériau pour le toit est utilisé profilé. La hauteur de la ferme et de l'arc peut être quelconque. S'il s'agit d'un hangar qui jouxte la structure principale, le limiteur principal correspond à la forme du toit. Dans la plupart des cas, augmenter la hauteur de la ferme de plus de 1 m ne fonctionnera pas. Étant donné que vous devez faire la barre transversale entre les colonnes, la hauteur maximale sera de 0,8 m.

La disposition de la canopée pour les fermes est illustrée à la fig. 3. La couleur bleue indique les faisceaux de caisse, la couleur bleue indique une ferme à compter. Le violet indique les poutres ou les fermes sur lesquelles reposent les colonnes.

Dans ce cas, 6 fermes triangulaires seront utilisées. Aux éléments extrêmes de la charge sera plusieurs fois moins que 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 noeuds représentés à la fig. 3. Ce schéma vous permet de répartir uniformément la charge.

La figure 3 montre le schéma d’abri pour les fermes.

La charge de calcul est Q = 190 kg, tandis que la charge de neige est de 180 kg / m². En raison des sections transversales, il est possible de calculer les efforts dans toutes les barres de la structure, et il est nécessaire de prendre en compte le fait que la structure et la charge exercée sur cet élément sont symétriques. Par conséquent, il sera nécessaire de ne pas calculer toutes les fermes et tous les arcs, mais seulement certains d’entre eux. Afin de naviguer librement dans un grand nombre de barres dans le processus de calcul, les barres et les nœuds sont marqués.

Formules à utiliser dans le calcul

Il sera nécessaire de déterminer les efforts dans plusieurs barres de la ferme. Pour ce faire, utilisez l'équation de l'équilibre statique. Dans les nœuds des éléments de charnière, la valeur des moments de flexion dans les nœuds de la structure est 0. La somme de tous les efforts par rapport à l'axe des x et y est également égale à 0.

Il faudra faire l'équation des moments par rapport au point 3 (d):

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

La ferme a une hauteur de conception de 0,8 m et une longueur de 10 m, auquel cas la tangente de l'angle a sera tga = 0,8 / 5 = 0,16. La valeur de l'angle a = arctga = 9.09 °. En fin de compte, h = Isina. De là découle l'équation:

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

De la même manière, vous pouvez déterminer la valeur de N1-a. Pour ce faire, vous devez faire l'équation des moments par rapport au point 2:

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

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

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

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

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

Les conditions d'équilibre statistique sont remplies. Toutes les équations de force utilisées dans le processus de vérification peuvent être utilisées pour déterminer les forces dans les barres. Le calcul ultérieur des exploitations se fait de la même manière, les équations ne changeront pas.

Il convient de savoir que le schéma de conception peut être constitué de manière à ce que tous les efforts longitudinaux soient dirigés à partir des sections transversales. Dans ce cas, le signe "-" situé devant l'indicateur d'effort, obtenu dans les calculs, indiquera qu'une telle tige fonctionnera en compression.

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

Des informations détaillées sur la façon de calculer le hangar en utilisant le programme que vous pouvez trouver en visionnant cette vidéo:

Ferme pour un auvent avec ses mains calculé facilement. Il vous suffit de connaître les formules de base et de pouvoir les utiliser.

CALCUL ET CONSTRUCTION DE LA FERME DE SEGMENT METALLARKET

1. Schéma structurel de la ferme

Il est nécessaire de concevoir un revêtement chauffé avec une portée de 24 m, une longueur de 64 m, une zone de construction enneigée - VI. Fabrication conçoit l'assemblage en usine sur le chantier. Structures en bois du groupe A1. Nous acceptons les fermes segmentées comme structure de support, avec une ceinture supérieure de blocs collés, une marche en treillis de 6 m pour assurer la rigidité spatiale de la structure, nous prenons la première et la dernière marche en treillis de 5 m.

Figure 26. Dimensions géométriques de la ferme

Durée estimée de la ferme l = 24 m.

Hauteur estimée de la ferme

Ferme de grille triangulaire.

Le rayon de l'axe de la ceinture supérieure

La longueur de l'arc de la ceinture supérieure:

où est l'angle central;

Acceptez la ceinture supérieure composée de panneaux égaux.

Acceptez la ceinture inférieure composée de panneaux égaux.

La longueur du panneau inférieur

Flèche du coude du panneau de la ceinture supérieure

Les projections horizontales des panneaux de ceinture supérieurs sont:

Grue de construction agricole

Charger la collection

Le poids propre à la ferme est déterminé par la formule

où pour une poutre segmentée, une portée de l = 24 m.

Tableau 9 - Charge réglementaire et de conception à la ferme

3. Calcul statique

Nous divisons la ferme en 20 sections en divisant l'angle en 20 parties (Fig. 27). Pour chacun des nœuds du site, il est nécessaire de trouver l'angle de contact avec le cercle, les coordonnées par rapport au centre du cercle, les coefficients correspondant aux charges de neige calculées dans deux options de chargement.

Figure 27. Calculer les angles

Trouvez l'angle horizontal:

L'angle de tangence au cercle est déterminé par la formule

où i est le numéro du noeud. Les coordonnées de chaque nœud de l'élément arch sont trouvées par la formule:

où R est le vecteur rayon de l'élément nœud; β est l'angle polaire.

Sur la zone enneigée (VI), nous acceptons le schéma de chargement [3, adj. 3], en deux options. La neige se charge de deux manières:

Figure 28. Schéma de chargement de la ferme de deux manières

Figure 29. Schéma de conception d'une ferme

Les résultats de la détermination des paramètres géométriques sont résumés dans le tableau 10.

Tableau 10 - Caractéristiques géométriques des nœuds des éléments de la batterie

La charge de vent n’est pas prise en compte car d'après [3, adj. 4] on observe à la surface de cette ferme une pression de vent négative, supérieure à la pression de vent positive.

Pour le calcul statique, nous prenons également en compte le module d'élasticité E = t / m², le coefficient de Poisson μ = 0,3. Prédéfinissez la taille de la section transversale des courroies et des accolades de la ferme. Les supports de joint sont pris: dans le support droit - pivotant, à gauche - fixé. Pour sélectionner les combinaisons de conception des efforts, nous avons défini des données initiales spéciales: le poids propre des structures sus-jacentes prend le type de charge - constante, neige - à court terme. L'exclusion mutuelle de deux charges de neige est prise en compte en mettant un coefficient égal à un dans la première colonne de la colonne correspondante. Le calcul statique est effectué à l'aide du progiciel Structure CAD. Les résultats des calculs pour les combinaisons de charge sont présentés à l’Annexe 1.

4. Calcul constructif

Sélection de la section des panneaux de la ceinture supérieure

Selon la p.4.17 du document SNiP II-25-80 "Structures en bois", nous calculons la résistance des éléments de flexion compressibles selon la formule

moment de flexion de l'action des charges transversales et longitudinales, déterminé à partir du calcul du schéma déformé.

Selon la note 1 de la clause 4.17 pour les éléments à charnière avec diagrammes symétriques des moments de flexion d’une forme parabolique, nous le déterminons par la formule

coefficient tenant compte du moment additionnel de la force longitudinale dû à la flèche de l'élément, déterminé par la formule

moment de flexion dans la section de conception sans tenir compte du moment supplémentaire dû à la force longitudinale;

coefficient de flambement, défini par la formule 7 ou 8 SNiP II-25-80:

où le coefficient A = 3000 pour le bois et A = 2500 pour le contreplaqué;

où le coefficient a = 0,8 pour le bois et a = 1 pour le contreplaqué.

En calcul, nous considérons le panneau AB lors du chargement de la ferme, uniformément réparti sur toute la durée de la travée par une charge constante et dans l'option 1 avec une charge de neige:

Estimation des efforts sur la table1 app 1:

Nous acceptons les blocs collés de la ceinture supérieure de 10 couches de panneaux fraisés sur quatre côtés. La section transversale des panneaux avant le fraisage est de 4 × 12,5 cm et, après le fraisage, de 3,3 × 12 cm.

Résistance estimée au bois:

rayon de courbure du panneau courbé;

épaisseur du panneau courbé dans la direction radiale.

Prenez la section de la ceinture supérieure avec les caractéristiques géométriques suivantes:

Longueur estimée d'un segment

La force du panneau de la ceinture supérieure est fournie.

Le calcul de la stabilité de la déformation à plat des panneaux incurvés de la ceinture supérieure de la structure est fait en supposant que leurs liaisons les relâcheront aux extrémités et à la partie médiane. Le calcul est effectué conformément au paragraphe 4.18 du SNiP II-25-80.

La stabilité de la forme à plat de la déformation des panneaux de la ceinture supérieure de la ferme est assurée.

Sélection de la section des éléments de la ceinture inférieure

Prenez la ceinture inférieure des deux canaux numéro 10.

Propre poids de 1 mètre linéaire de deux canaux

La section adoptée de la ceinture inférieure satisfait aux conditions de résistance.

Calcul des accolades

Nous acceptons les bretelles en bois lamellé-collé composées de 4 planches de 3,3 × 12 cm après fraisage. Les dimensions des sections diagonales acceptent

VZH et GI s'attendent à compresser:

Les BZ et DI espèrent s’étirer:

Comme la distance entre le desserrage est inférieure à 20 cm [1, clause 4.1], nous combinons le desserrage avec deux boulons dans une section.

La section transversale adoptée en diagonale satisfait aux conditions de résistance

Calcul de la fixation des plaques en acier-pointes aux entretoises

Nous acceptons les cosses en acier plat δ = 1,0 cm d'épaisseur et 8 cm de largeur.La fixation des plaques aux entretoises est réalisée à l'aide de deux boulons de 12 mm de diamètre.

Déterminez la capacité de charge du boulon à partir de l’état d’effondrement de l’attelle en bois [1, tableau 17]:

Déterminez la capacité portante du boulon à partir de l’état de flexion du boulon:

- le nombre de tranches conditionnelles.

Figure 30. Fixation des pattes en acier aux entretoises

Vérification de la résistance des pattes à la traction à la place des boulons de fragilisation

Entretoise BZ et DI:

Vérifiez la résistance des pointes de la plaque pour le flambage

Nous considérons les embouts attachés aux croisillons VZH et GI:

Le coefficient de flambement φ = 0.419 [2, tab.72].

Calcul du noeud de référence

Dans l’unité de support, la ceinture supérieure bute contre une plaque d’arrêt avec des raidisseurs soudés aux soufflets verticaux du sabot soudé. Périmètre inférieur soudé à la plaque de base. L'épaisseur des raccords est de 1 cm. Nous acceptons les dimensions suivantes de la plaque de support:

Figure 31. Ensemble de support de patin soudé

a - vue générale; b - plaque de poussée d'une chaussure avec raidisseurs; 1 - plaque de base; 2 - goussets verticaux; 3 - plaque de poussée; 4 - raidisseurs; 5 - doublure pour relier la chaussure à la ceinture supérieure; 6 - ferme inférieure ferme à partir de canaux

Vérification de l’écrasement de l’extrémité de la ceinture supérieure:

Vérifiez la résistance à la flexion locale de la plaque de poussée. Nous considérons la partie médiane de la plaque de support comme une plaque rectangulaire, supportée librement sur les quatre côtés, qui sont les goussets verticaux du sabot de la nervure de renfort de la plaque de support. Le calcul est effectué en utilisant [4, p.40].

Moment de flexion dans une plaque appuyée sur un contour

Nous considérons les parties extrêmes de la dalle comme une console.

Calcul des fermes métalliques. Calcul de mur de brique

Pages de travail

Contenu du travail

3. Calcul et section constructive.

3.1. Calcul des fermes métalliques.

3.1.1. Type et forme de la ferme.

Selon le projet, la superficie du bâtiment recouvert par la ferme est de 14 800 m. Ferme classée:

-sur une base constructive - facile;

- en contour, avec des ceintures parallèles;

-en treillis - triangulaire avec des racks supplémentaires.

Le schéma de la ferme et de ses éléments est illustré à la figure 3.1.

Fig.3.1. Le schéma de la ferme et ses éléments.

3.1.2. Les principaux paramètres de la ferme.

Durée estimée de la ferme l0 (distance entre les axes des pièces d'appui) peuvent être prises:

où l est la distance libre entre les supports;

a est la largeur du support

l0 = 14610 + 190/2 = 14705mm

La hauteur optimale de la ferme avec des ceintures parallèles est déterminée par:

De là, nous définissons la hauteur h = 1700mm

3.1.3. Calcul statique de la ferme.

3.1.3.1 Le schéma de conception de la ferme.

Fig.3.2 Le schéma de conception de la ferme.

3.1.3.2. La charge à la ferme.

Les charges suivantes s'appliquent à la ferme:

- permanent: toiture, ossature bois, poids mort de la ferme;

La collection de charges est présentée sous forme de tableau (tableau 3.1).

Tableau 3.1 Charges agissant sur 1 m 2 de zone de couverture

Charge réglementaire en kN / m 2

Facteur de sécurité de la charge

Charge nominale kN / m 2

Toiture - tuile en métal "Monterey"

Réchauffeur - plaques en laine minérale, PP semi-rigide

Le cadre est en bois; ρ = 500 kg / m 3;

Barrière de vapeur - film de polyéthylène

Chevrons métalliques (canal 20P)

Poids de la ferme

Charge standard par 1 m 2 de:

isolation: gku= ρ × δ = 300 × 0,2 · [10 -2] = 0,6kN / m 2;

volume de bois (avec calcul sur une surface de 3 x 6 m 2): tournage avec un pas de 350 mm - 50x100x3000x18 pcs

rembourrage de chevron au pas de 1500 mm - 50x100x6000x2 pcs;

lattage pour la décoration intérieure au pas de 500 mm - 100x100x3000x9 pcs.

V = 18 · (0,05 ∙ 0,1 ∙ 3) + 2 (0,05 · 0,1 · 6) + 9 (0,1x0,1x3) = 0,27 + 0,06 + 0, 27 = 0,6 m 3;

Masse de bois m = V · ρ = 0,6 · 500 = 300 kg; où ρ = 500 kg / m 3;

Chevrons métalliques: chenal 20P g = 18,4 kg / m

m = 2 ∙ 18,4 ∙ 6 10 -2 = 2 208 kN / m 2

Charge temporaire par 1 m 2 du poids de la couverture de neige:

La ville de Vitebsk est située dans la région IIB sous le poids de la couverture neigeuse. Le bâtiment conçu étant destiné à être exploité sur le territoire de la République de Biélorussie, la valeur standard complète de la charge de neige sur la projection horizontale du revêtement q sk, devrait être déterminé par la formule:

où s0= 1,2 N / m 2 - la valeur normative du poids de la couverture de neige par 1 m 2 de la surface horizontale de la terre;

qsk a raison= S0 × μ = 1,2 · 1,25 μ = 1,44 kN / m 2

La valeur calculée de la charge de neige est obtenue en multipliant la valeur standard par le coefficient de fiabilité de la charge 1.5:

q au lion = 0,864 ∙ 1,5 = 1,296 kN / m 2

q au lion = 1,44 ∙ 1,5 = 2,16 kN / m 2

Fig.3.3. Schéma des charges de neige et des coefficients µ.

Calcul et fabrication de fermes à partir du tube profilé

En appliquant un tuyau de profil pour le montage de fermes, vous pouvez créer des structures conçues pour des charges élevées. Les constructions en métal léger conviennent au montage de structures, à la disposition de cadres de cheminées, à l’installation de supports pour le toit et les toits. Le type et les dimensions des exploitations sont déterminés en fonction de l'utilisation spécifique, qu'il s'agisse d'un ménage ou d'un secteur industriel. Il est important de calculer correctement la ferme à partir d'un tuyau profilé, sinon la conception pourrait ne pas supporter les charges opérationnelles.

Auvent de fermes cintrées

Types de fermes

Les fermes métalliques de tuyauterie demandent beaucoup de travail d'installation, mais elles sont plus économiques et plus légères que les structures en poutres massives. Le tube façonné, qui est fabriqué à partir de rondes par travail à chaud ou à froid, a une section transversale en forme de rectangle, de carré, de polyèdre, d’ovale, de forme semi-ovale ou plat-ovale. Il est plus pratique de monter des fermes à partir de tuyaux carrés.

Un treillis est une structure métallique qui comprend les courroies supérieure et inférieure, ainsi que le treillis qui les sépare. Les éléments du réseau comprennent:

  • rack - situé perpendiculairement à l'axe;
  • accolade (jambe de force) - placée à un angle par rapport à l'axe;
  • Sprengel (attelle auxiliaire).
Éléments structurels d'une ferme en métal

Les fermes sont principalement conçues pour s'étendre sur toute la durée. En raison des nervures, elles ne sont pas déformées, même lors de l’utilisation de longues structures sur des structures de grande envergure.

La fabrication de fermes métalliques est réalisée à terre ou dans des conditions de production. Les éléments de tuyaux profilés sont généralement assemblés à l’aide d’une machine à souder ou de rivets, de mouchoirs, de matériaux appariés. Pour monter le cadre de la verrière, la visière, le toit des bâtiments de la capitale, des fermes prêtes à l'emploi sont surélevées et fixées à la moulure supérieure en fonction du marquage.

Différentes versions des fermes de métal sont utilisées pour les chevauchements. Le design peut être:

Des fermes triangulaires constituées de tuyaux profilés sont utilisées comme chevrons, notamment pour monter un auvent à une seule pente. Les structures métalliques en forme d'arches sont populaires en raison de leur aspect esthétique. Mais les structures cintrées nécessitent des calculs plus précis, car la charge sur le profil doit être répartie de manière uniforme.

Ferme triangulaire pour construction unilatérale

Caractéristiques de conception

Le choix de la conception des fermes pour les auvents à partir d'un tuyau profilé, des auvents et des systèmes de toit sous le toit dépend des charges opérationnelles prévues. Par le nombre de ceintures diffèrent:

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

Dans la construction, vous pouvez utiliser des fermes avec différents contours:

  • avec une ceinture parallèle (l'option la plus simple et la plus économique, assemblée à partir d'éléments identiques);
  • triangulaire simple face (chaque unité de support est caractérisée par une rigidité accrue, grâce à laquelle la conception peut résister à des charges externes sévères, la consommation de matériaux des exploitations est faible);
  • polygonale (supporte la charge d'un sol lourd, mais difficile à installer);
  • trapézoïdal (caractéristiques similaires aux fermes polygonales, mais cette option est plus simple à construire);
  • dvukhskatnye triangular (utilisé pour le dispositif du toit avec des pentes raides, caractérisé par une consommation élevée de matériau, avec l'installation de beaucoup de déchets);
  • segment (convient aux bâtiments avec un toit en polycarbonate translucide, l’installation est compliquée du fait de la nécessité de réaliser des éléments arqués avec une géométrie idéale pour une répartition uniforme des charges).
Contours de la ceinture de ferme

En fonction de l'angle d'inclinaison, les fermes typiques sont divisées en types suivants:

  1. Angle de 22 à 30 degrés. La construction métallique à partir d’un tuyau profilé pour un hangar ou une autre structure de toiture présente un rapport hauteur sur longueur de 1: 5.
    • pour les portées de petite et moyenne longueur, on utilise le plus souvent des fermes triangulaires de tuyaux de petite section - elles sont à la fois légères et dures;
    • avec une portée de plus de 14 mètres, on utilise des entretoises, montées de haut en bas, et un panneau de 150-250 cm de long est fixé le long de la ceinture supérieure pour obtenir une structure à deux bandes avec un nombre pair de panneaux;
    • pour des portées supérieures à 20 mètres, afin d’exclure la flexion de la ferme, il est nécessaire d’installer une structure de sous-opérateur reliée par des colonnes de support.
  2. Nous devrions également considérer la ferme Polonso, qui se présente sous la forme de deux systèmes triangulaires interconnectés par bouffée. Cela permet de ne pas monter de longues entretoises dans les panneaux du milieu, ce qui réduit sensiblement le poids total de la structure. Chevrons Polonso
  3. Angle de 15 à 22 degrés. La hauteur et la longueur d'un treillis typique correspondent à 1: 7. La conception est utilisée pour chevaucher des étendues allant jusqu'à 20 mètres de long. Lorsque vous augmentez la hauteur de la structure par rapport aux proportions indiquées, les règles exigent que la ceinture inférieure soit cassée.
  4. Angle inférieur à 15 degrés. Il est préférable que l’ossature utilisée pour la toiture d’un bâtiment ou pour les hangars soit constituée de structures métalliques trapézoïdales. Les fermes en métal soudé de cette forme ont des crémaillères courtes, grâce à quoi leur conception résiste au flambement. Les constructions métalliques en tuyaux destinés à des toits à une pente avec un angle d'inclinaison de 6 à 10 degrés doivent être asymétriques. Pour déterminer leur hauteur, la longueur de la travée est divisée en 7, 8 ou 9, en fonction des caractéristiques du projet.

Bases du 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 rampes. Il convient également de déterminer quel contour de courroie convient à l'option de toit choisie - cela prend en compte toutes les charges opérationnelles sur le toit, y compris les précipitations, le vent, le poids des personnes effectuant des travaux de disposition et de maintenance de la canopée à partir d'un toit profilé, l'installation et la réparation d'équipements sur le toit

Pour effectuer le calcul de la ferme à partir d'un tube profilé, il est nécessaire de déterminer la longueur et la hauteur de la structure métallique. La longueur correspond à la distance à laquelle la structure doit se chevaucher et la hauteur dépend de l'angle d'inclinaison projeté de la pente et du contour choisi de la structure métallique.

Le calcul de la canopée se résume finalement à la détermination des espaces optimaux entre les nœuds des fermes. Pour ce faire, il est nécessaire de calculer la charge sur le métal, afin de calculer le tuyau en forme.

Des structures de toiture mal conçues représentent une menace pour la vie et la santé des personnes, car des structures métalliques minces ou insuffisamment rigides risquent de ne pas supporter les contraintes et de s’effondrer. Par conséquent, il est recommandé de confier le calcul des fermes métalliques à des professionnels familiarisés avec les programmes spécialisés.

Si vous décidez d'effectuer les calculs vous-même, vous devez utiliser les données de référence, y compris la résistance du tuyau à la flexion, pour suivre le code du bâtiment. Il est difficile de calculer correctement une structure sans connaissances appropriées. Il est donc recommandé de rechercher un exemple de calcul d’une batterie de serveurs typique de la configuration souhaitée et de substituer les valeurs nécessaires à la formule.

Au stade de la conception, un dessin d'une ferme est fabriqué à partir d'un tuyau en forme. Les dessins préparés avec l'indication de la taille de tous les éléments simplifieront et accéléreront la fabrication de structures métalliques.

Dessin coté

Nous calculons la ferme du tuyau profilé en acier

Réfléchissez à la manière de calculer correctement la structure métallique afin de compléter la structure du toit ou un auvent à partir d’un tuyau profilé. La préparation du projet comporte plusieurs étapes:

  1. La taille de la travée du bâtiment à bloquer est déterminée, la forme du toit et l'angle d'inclinaison optimal de la pente (ou des rampes) sont sélectionnés.
  2. Les contours appropriés des courroies de construction en métal sont choisis en tenant compte de la finalité du bâtiment, de la forme et de la taille du toit, de l'angle d'inclinaison et des charges attendues.
  3. Après avoir calculé les dimensions approximatives de la ferme, il est nécessaire de déterminer s’il est possible de fabriquer des structures métalliques dans des conditions d’usine et de les livrer à l’objet par transport routier. Sinon, les fermes seront soudées à partir d’un tube profilé directement sur le chantier en raison de la grande longueur et de la hauteur des structures.
  4. Ensuite, vous devez calculer les dimensions des panneaux, en fonction des indicateurs des charges lors du fonctionnement du toit - constants et périodiques.
  5. Pour déterminer la hauteur optimale de la structure au milieu de la travée (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 ceinture 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 de la diagonale du réseau est compris entre 35 ° et 50 °, la valeur recommandée étant de 45 °.
  7. Dans l'étape suivante, déterminez la distance entre les nœuds (généralement, elle correspond à la largeur du panneau). Si la longueur de la travée dépasse 36 mètres, un calcul de la portance de construction - une inversion inverse de la flexion qui affecte la structure métallique sous des charges, est requis.
  8. Sur la base des mesures et des calculs, un schéma est en cours d’élaboration selon lequel des fermes seront fabriquées à partir d’un tuyau profilé.
Construire une construction à partir d'un tuyau profilé Pour garantir la précision des calculs, utilisez un calculateur de construction - un programme spécial approprié. Vous pouvez donc comparer vos propres calculs et ceux de vos programmes afin d’éviter toute différence de taille!

Structures arquées: un exemple de calcul

Pour souder une ferme pour un auvent sous la forme d'une arche, en utilisant un tuyau de profilé, il est nécessaire de concevoir correctement la structure. Considérons les principes de calcul sur l'exemple de la structure proposée avec un espacement entre les structures de soutien (L) de 6 mètres, un espacement des arcs de 1,05 mètre, une hauteur de ferme de 1,5 mètre - une telle ferme cintrée a un aspect esthétique et peut supporter des charges élevées. La longueur de la flèche de niveau inférieur de la ferme cintrée est de 1,3 mètre (f) et le rayon du cercle dans la membrure inférieure est de 4,1 mètres (r). L'angle entre les rayons: a = 105,9776 °.

Le schéma avec la taille de la voûte cintrée

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

mn est la longueur du profil de la ceinture inférieure;

π est une valeur constante (3.14);

R est le rayon du cercle;

α est l'angle entre les rayons.

Le résultat est:

mn = 3,14 × 4,1 × 106/180 = 7,58 m

Les nœuds de construction sont situés dans les sections inférieures de la ceinture 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 extrêmes doivent être calculées individuellement.

Si la longueur de la travée est inférieure à 6 mètres, vous pouvez utiliser un faisceau simple ou double au lieu de souder des pièces métalliques complexes, en effectuant le pliage de 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 transversale du matériau afin que la conception puisse supporter la charge.

Tuyau profilé pour le montage de fermes: exigences de calcul

Pour garantir que les structures de plancher préfabriquées, principalement celles de grande taille, résistent au test de résistance tout au long de leur durée de vie, le laminage des 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 de structure);
  • SNiP P-23-81 (sur les principes de travail avec des tubes profilés en acier);
  • GOST 30245 (respect de la section des tubes profilés et de l'épaisseur de la paroi).

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

Auvent pour voiture de la production de tuyaux

Il est recommandé de fabriquer des fermes à partir de laminage de tubes de haute qualité. Pour les structures cintrées, il est conseillé de choisir un acier allié. Pour que le métal résiste à la corrosion, l'alliage doit contenir un pourcentage élevé de carbone. Les structures en acier allié n’ont pas besoin de peinture protectrice supplémentaire.

Conseils d'installation utiles

En sachant comment réaliser 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 solides sont montées à partir d'un profilé métallique de section carrée ou rectangle en raison de la présence de deux raidisseurs.
  • Les principaux composants de la structure en acier sont reliés les uns aux autres à l'aide de coins et de pointes doubles.
  • Lors de la jonction des pièces du cadre dans la ceinture supérieure, il est nécessaire d’utiliser des coins en I, tout en les reliant du côté le plus petit.
  • Une paire de pièces de la ceinture inférieure est fixée avec l’installation de coins équilatéraux.
  • Assembler les parties principales des structures métalliques de grande longueur, appliquer des plaques de plafond.

Il est important de savoir comment souder une ferme à partir d’un tuyau profilé si la structure métallique doit être assemblée directement sur le chantier. S'il n'y a pas de compétences en soudage, il est recommandé d'inviter un soudeur avec un équipement professionnel.

Éléments de soudure de la ferme

Rayonnages à structure métallique montés à angle droit, contreventement - inclinés à 45 °. Lors de la première étape, nous découpons les éléments du tube profilé conformément aux dimensions indiquées dans le dessin. Nous assemblons la structure principale au sol, vérifions sa géométrie. Ensuite, faites cuire le cadre assemblé, en utilisant les coins et les plaques de plafond où ils sont nécessaires.

Assurez-vous de vérifier la résistance de chaque soudure. La résistance et la fiabilité des structures métalliques soudées, ainsi que leur capacité portante, dépendent de la qualité et de la précision de l'emplacement des éléments. Les fermes prêtes à l'emploi se lèvent et se fixent au harnais, en observant l'étape d'installation en fonction du projet.