Calcul d'une ferme métallique à partir d'un tube profilé. Les principaux points de calcul des fermes métalliques

Une ferme est une structure architecturale simple qui a un objectif polyvalent. Le plus souvent, il est nécessaire de protéger une petite zone de loisirs des rayons lumineux rayons de soleil et des précipitations inattendues ou, comme alternative à une construction couverte sur place maison de campagne. Afin de garantir la durabilité de la structure, des tuyaux métalliques sont utilisés comme matériau. Mais avant de commencer les travaux de construction, vous devrez calculer correctement la ferme à partir de tube profilé pour un auvent.

Avantages des tubes profilés pour fermes

Les tubes profilés présentent de nombreux avantages :

1. Stabilité optimale sous des charges externes importantes, grâce à laquelle la verrière ne se déforme pas et ne s'effondre pas.
2. Prix ​​raisonnable produit fini, parce que matériel source Des tuyaux métalliques creux sont utilisés.
3. Léger grâce au remplissage d'air de la cavité interne des tubes profilés.
4. Excellente résistance.
5. Longue durée de vie.
6. La capacité de mettre en œuvre les options de conception les plus complexes sans investir beaucoup de temps et d’efforts.
7. Il est permis de le fabriquer vous-même si vous calculez correctement la ferme à partir de tuyau métallique(lire aussi : " ").

Application de tubes profilés de différentes formes

Aujourd'hui, ces produits de tuyauterie sont pertinents dans le domaine de l'ingénierie mécanique. Agriculture, construction, fabrication de meubles. Grâce aux propriétés spécifiques des tubes profilés, il est possible de réaliser le plus projets originaux pour la création d'étages, de travées, structures de support, cadres pour la construction ultérieure d'installations. Les mêmes panneaux d'affichage modernes sont fabriqués à l'aide de tubes profilés.

Les hangars ne faisaient pas exception non plus. Pour garantir que la conception est fiable et rentable, il est préférable d'utiliser un tube profilé comme matériau (lire : ""). La solution optimale est constituée de produits à sections carrées et rectangulaires. Si vous respectez les dimensions du dessin, à partir duquel il est clair comment souder une ferme à partir d'un tube profilé, vous obtiendrez une structure stable.

Principales nuances du produit fini

Toute structure de bâtiment est entretenue grâce à une planification adéquate système spécial ou une ferme. Tu ne peux pas simplement le changer dimensions géométriques, même lors du remplacement d'unités rigides par des unités articulées. Si les barres ne supportent pas de charge à l'extérieur du nœud, les composants de la ferme sont comprimés ou étirés. De tels systèmes peuvent être créés à l'aide de tiges droites reliées par des nœuds de fermes constitués de produits tubulaires. Autrement dit, le résultat final est une structure suspendue originale, comprenant des membrures supérieures et inférieures avec des crémaillères et des entretoises entre elles.

Aujourd'hui construction moderne impensable sans le recours aux fermes. Mais le plus souvent, ces derniers sont demandés lors de la construction de couvertures de grandes portées. Selon ce principe, des complexes sportifs, des ponts, des scènes, des podiums, des pavillons, etc. sont construits. Quiconque a besoin d'une telle structure peut l'acheter toute faite ou la souder lui-même à partir de tuyaux, mais il convient d'abord de comprendre comment calculer un. auvent à partir d'un tube profilé.

Considérons dernière option, représentant un événement long et exigeant en main-d'œuvre.

Il comprend:

1. Déterminer la quantité exacte de matériau de tuyauterie pour la future ferme et le degré de pression sur les éléments du système.
2. Une approche responsable dans la sélection du matériau pour une ferme de forme triangulaire. La solution optimale Il y aura des tubes profilés légers à section carrée. Il en résulte une bonne conception.
3. Réaliser un dessin d'une ferme à partir d'un tube profilé, en tenant compte des caractéristiques de chaque pièce. L'ensemble du bâtiment sera assemblé à l'aide de celui-ci à l'avenir.
4. Étape finale− exécution travaux d'installation, dont dépendent la fiabilité et la durée des capacités opérationnelles de la structure. Et pour un résultat positif, vous devez savoir parfaitement comment souder correctement les fermes à partir d'un tube profilé. Lire aussi : "".

Le choix de la conception des fermes à partir d'éléments rectangulaires dépend de :

• longueurs de travée ;
• placement du plancher du grenier;
• angle de pente du toit.

Comment calculer une ferme

Ici étapes standards cette procédure:

1. Sélection de la conception de ferme triangulaire souhaitée en fonction de la configuration requise. En même temps, on prête attention fonction principale auvent, matériaux pour sa construction et autres caractéristiques.
2. Définition de dimensions claires conception future. Par exemple, la hauteur dépend du type de toiture et des matériaux utilisés. En cas de portée supérieure à 36 mètres, il sera nécessaire de calculer en plus un paramètre supplémentaire - la portance de construction, qui est liée au virage éteint - l'inverse de la pression sur la ferme.
3. Calcul des dimensions des panneaux de construction, qui correspondent clairement à la distance entre les éléments structurels qui transmettent les charges dans le système. Ensuite, il s'agit de déterminer la longueur entre les nœuds. Le plus souvent, ce paramètre est considéré comme identique à la largeur du panneau. Lire aussi : "".

En utilisant un schéma similaire, mais avec ses propres nuances, vous pouvez effectuer un calcul ferme cintréeà partir d'un tube profilé. Il est préférable de prendre comme guide les étapes standard de la procédure.

Après avoir déterminé toutes les valeurs numériques pour la construction de la future ferme, vous devez les saisir dans les formules et les saisir dans le champ approprié. Programme d'ordinateur, ce qui donnera un schéma de conception clair. Et ce n'est qu'après toutes ces étapes que vous pourrez commencer à étudier une autre question non moins sérieuse : comment souder correctement une ferme à partir d'un tube profilé. La qualité des travaux d'installation ultérieurs dépend du professionnalisme des spécialistes dans ce domaine.

• Choisir un aménagement de ferme
• Structures en forme de triangle
• Comment calculer le système de chevrons ?
• Comment faire des fermes soi-même ?
  • Bâtiments en acier et béton armé
• Comment installer de telles fermes ?

La stabilité des toitures fabriquées dépendra de leur qualité structure porteuse, qui est basé sur une ferme en treillis. Ce produit doit résister à des charges importantes, constituées du poids de la tourte de toiture, ainsi que de la masse de neige qui s'accumule dans période hivernale temps. Influences et vent fort. Des fermes sont nécessaires pour répartir la charge transférée au toit et aux murs du bâtiment. Cette structure est réalisée dans la plupart des cas en bois, mais il existe d'autres options.

Pour construire des fermes, vous pouvez utiliser des lattes, des barres ou du bois rond. Pour fixer certaines parties des fermes constituées de barres, vous pouvez utiliser la méthode de coupe, et si les éléments sont constitués de lattes, vous devrez alors utiliser des clous ou des boulons.

Lors de la construction de grands bâtiments dont la portée est supérieure à 16 m, maîtres modernes utilisez des fermes dotées de poteaux métalliques étirés. Lors de l'utilisation de telles pièces en bois, il est problématique de fixer les nœuds, il est donc permis d'utiliser uniquement des pièces métalliques.

Une ferme en bois nécessite des coûts de main d'œuvre importants lors de l'installation. Si vous construisez une ferme combinée, le processus de construction ira beaucoup plus rapidement.

Dans la plupart des cas, pendant la construction bâtiments résidentiels la méthode de construction du toit avec des éléments ouverts n'est pas utilisée.

Choisir un aménagement de ferme

Figure 1. Schéma d'une ferme triangulaire.

Le choix de la forme de conception doit être fait en fonction des facteurs suivants :

• matériau utilisé pour le revêtement ;
• type de fixation des pièces de ferme ;
• schéma de disposition des pièces.

Si ça marche toit plat, dont la pente ne dépasse pas 12°, la ferme doit alors être rectangulaire ou trapézoïdale.

Pour les pentes de toiture plus importantes et les couvertures lourdes, il faut utiliser des produits forme triangulaire.

• pour un design triangulaire – 1/5*L ;
• pour un bâtiment rectangulaire – 1/6*L, où L est la longueur de la travée de la ferme.

Dans la plupart des cas, il est utilisé dans la construction treillis du toit en forme de triangle. Le choix de la forme des chevrons dépendra de la manière dont les fermes seront fixées aux murs du bâtiment. Si vous combinez une ferme de construction avec des chevrons en angle, il sera possible de créer des bâtiments à un seul versant ou à pignon avec des pentes différentes.

Pour atteindre la stabilité requise ferme en appentis, vous devrez installer des dispositifs de reliure pour plusieurs ceintures. Les lots peuvent être constitués de lattes en bois, ils doivent être placés à la base du pilier central. Une ferme triangulaire ordinaire est représentée sur la Fig. 1.

Figure 2. Options d'installation des fermes de toit.

Éléments qui devront être préparés :

• supports métalliques;
• blocs de bois;
• boulons;
• fil à plomb;
• appareil de soudage;
• coins métalliques;
• antiseptiques;
• tubes profilés;
• agrafes.

Retour au contenu

Structures en forme de triangle

La structure la plus simple est utilisée pour les maisons privées d'une portée inférieure à 6 m, qui ne disposent pas de mur porteur interne. DANS dans ce cas la ferme reposera uniquement sur les murs du bâtiment avec dehors. Une telle ferme se compose des éléments suivants : chevrons, tirants et 2 entretoises. Si la largeur de portée dépasse 6 m, vous devrez alors installer des entretoises et une pièce de support. Les attaches attachées aux fermes rendent difficile les déplacements dans le grenier dans la plupart des cas.

Comme éléments de support Le plus souvent, ce ne sont pas les murs du bâtiment qui sont utilisés, mais un bloc spécialement monté. Les seules exceptions concernent les bâtiments en rondins, lors de la construction desquels un bloc de support ne sera pas utilisé, car ses fonctions seront assurées par la couronne supérieure de la maison en rondins. Si le bâtiment est construit en béton armé, l'installation d'une ferme à chevrons est une condition préalable. Le but d'une telle conception est de répartir uniformément les charges sur les murs. Les fermes de chevrons sont des structures durables en métal. Les parties de la ferme sont fixées avec des boulons. Une autre option consiste à utiliser appareil à souder. Dans des cas exceptionnels, des produits en béton armé sont utilisés.

Retour au contenu

Comment calculer le système de chevrons ?

Pour calculer le système de chevrons, vous devrez prendre en compte toutes les charges qui seront transmises aux chevrons.

Les charges sont divisées dans les types suivants :

1. Continu (poids de la tarte à toiture).
2. Temporaire (charge du vent, poids de la neige, personnes qui montent sur le toit pour effectuer des travaux de réparation).
3. Spécial. À cette espèce peut être attribué, par exemple, à une charge sismique.

La charge de neige doit être déterminée en fonction des conditions climatiques d'une région particulière. Vous devrez utiliser la formule suivante : S = Sg * u, où u est un coefficient qui dépend de la pente du toit, et Sg est le poids calculé de la charge de neige pour 1 m² de couverture. Ce paramètre doit être déterminé à l'aide de tableaux. Lors de la détermination de la charge de vent, les indicateurs suivants doivent être pris en compte :

1. Hauteur de la structure.
2. Type de terrain.
3. Valeur standard de la charge de vent.

Tableaux requis et formules de calcul peuvent être trouvés dans codes du bâtiment. Dans la plupart des cas, ces calculs sont effectués par les concepteurs. Si vous envisagez de calculer la ferme vous-même, vous devez savoir que la moindre erreur peut rendre le système de toiture peu fiable.

Retour au contenu

Comment faire des fermes soi-même ?

Auparavant, des fermes de ce type étaient construites sur des chantiers de construction, mais aujourd'hui, ces structures sont fabriquées dans des usines.

La production de fermes est réalisée à l'aide d'équipements spéciaux.

Si des structures en bois sont réalisées, elles doivent être traitées équipement protecteur ce qui peut empêcher la pourriture.

Grâce à l'application dernières technologies Il est possible de construire des produits de ce type pour des toitures de formes diverses.

Vous pouvez réaliser à la fois des fermes complètes et leurs pièces détachées, qui sera ensuite assemblée en une seule structure sur le chantier.

Retour au contenu

Bâtiments en acier et béton armé

Dans la construction privée, les bâtiments en acier sont souvent utilisés. Les types de fermes peuvent être les suivants :

• triangulaire;
• polygonal;
• avec plusieurs ceintures.

Si vous envisagez de construire toit souple, vous pouvez alors utiliser les deux derniers types de fermes. Pour matériaux en feuille Les produits de forme triangulaire conviennent. Dans des conditions industrielles, les structures en acier sont fabriquées dans des dimensions standards, adaptées aux portées de 18, 24 et 36 m de longueur.

Les ceintures de treillis et les caillebotis sont fabriqués à partir de coins métalliques. Une structure rationnelle est celle dont les ceintures sont construites à partir de poutres à larges ailes. Modèles similaires facile à fabriquer. Pour construire de tels éléments, vous n'aurez besoin que d'une petite quantité de matériaux. Cependant, les produits sont durables et fiables.

Une ferme de chevrons en acier diffère d'une ferme de chevrons par la présence d'une ceinture supplémentaire. Ils ont tailles standards. Dans le processus de construction de maisons privées, dans la plupart des cas, des produits en acier sont utilisés, construits à partir de tubes profilés. section rectangulaire. De telles structures ont moins de poids que les produits construits à partir d'un coin métallique.

Une structure similaire peut être construite sur un chantier de construction à l'aide d'un appareil de soudage.

Dans le moderne les travaux de construction sont utilisés et fermes en béton armé. De telles fermes sont mieux installées sur les toits de petits bâtiments soumis à des charges importantes sur la toiture. Fermes de de ce matériel Peut être divisé en:

1. Produits diagonaux et non diagonaux.
2. Structures pour toitures à légère pente.
3. Dessins triangulaires.

Lors de la construction de bâtiments résidentiels, les produits en béton armé sont rarement utilisés. Les inconvénients de telles fermes incluent un poids considérable et une complexité d'installation.

Disponible espace ouvert dimensions 10x5 m à proximité de la maison et je souhaite fermer cette zone, afin qu'en été vous puissiez boire du thé dans la rue, quel que soit le météo, ou plutôt en le regardant, mais sous un auvent fiable, et aussi pour que vous puissiez mettre la voiture sous l'auvent, économisant sur le garage, et en général pour qu'il y ait une protection contre la chaleur du soleil un jour d'été . Elle ne fait que 10 mètres - la portée est grande et il est difficile de sélectionner une poutre pour une telle portée, et cette même poutre sera trop massive - c'est ennuyeux et ressemble généralement à un atelier d'usine. Dans ces cas Meilleure option- fabriquez des fermes au lieu de poutres, puis jetez un revêtement sur les fermes et faites un toit. Bien sûr, la forme de la ferme peut être quelconque, mais nous considérerons ensuite le calcul d'une ferme triangulaire comme l'option la plus simple. Les problèmes de calcul des colonnes pour un tel auvent sont considérés séparément ; le calcul de deux fermes avec des membrures ou des barres transversales parallèles sur lesquelles reposeront les fermes n'est pas non plus donné ici.

Pour l'instant, on suppose que les fermes seront situées par incréments de 1 mètre et que la charge sur la ferme provenant du revêtement ne sera transférée qu'aux nœuds de la ferme. Matériau de toiture La tôle ondulée servira. La hauteur de la ferme peut théoriquement être quelconque, mais seulement s'il s'agit d'un auvent adjacent au bâtiment principal, alors le principal limiteur sera la forme du toit si le bâtiment est à un étage, ou les fenêtres du deuxième étage si il y a plus d'étages, mais de toute façon, il est peu probable que la hauteur de la ferme soit supérieure à 1 m, cela fonctionnera, mais en tenant compte du fait qu'il est également nécessaire de faire une barre transversale entre les colonnes, puis 0,8 m ne fonctionnera pas toujours (nous accepterons néanmoins ce chiffre pour les calculs). A partir de ces hypothèses, il est déjà possible de concevoir une ferme :

Graphique 272.1. Schéma préliminaire général de la canopée pour les fermes.

Dans la figure 272.1 bleu les poutres de revêtement sont représentées, en bleu - la ferme à calculer, violet- des poutres ou des fermes sur lesquelles reposent les poteaux, un changement de couleur du bleu clair au violet foncé indique dans ce cas une augmentation de la charge de conception, ce qui signifie que des structures plus sombres nécessiteront des profils plus puissants. Les fermes de la figure 272.1 sont représentées en vert foncé en raison de la nature complètement différente de la charge. Ainsi, le calcul de tous les éléments structurels séparément, tels que :

Poutres de revêtement (les poutres de revêtement peuvent être considérées comme des poutres à travées multiples, si la longueur des poutres est d'environ 5 m, si les poutres ont une longueur d'environ 1 m, c'est-à-dire entre les fermes, alors ce sont des poutres ordinaires à travée unique sur supports articulés )

Fermes de toit (il suffit de déterminer les contraintes normales dans les sections transversales des tiges, comme indiqué ci-dessous)

Poutres ou fermes sous fermes de toit (calculées comme poutres ou fermes à travée unique)

ne pose pas de problèmes particuliers. Cependant, le but de cet article est de montrer un exemple de calcul d'une ferme triangulaire, et c'est ce que nous allons faire. Dans la figure 272.1, vous pouvez considérer 6 fermes triangulaires, tandis que la charge sur les fermes les plus à l'extérieur (avant et arrière) sera 2 fois inférieure à celle sur les fermes restantes. Cela signifie que ces deux exploitations, s'il existe une forte volonté d'économiser sur les matériaux, doivent être calculées séparément. Cependant, pour des raisons esthétiques et technologiques, il est préférable de réaliser toutes les fermes de la même manière, ce qui signifie qu'il suffit de calculer une seule ferme (représentée sur la Fig. 272.1 en bleu). Dans ce cas, la ferme sera en porte-à-faux, c'est-à-dire les supports de ferme ne seront pas situés aux extrémités de la ferme, mais aux nœuds illustrés à la figure 272.2. Ce schéma de conception permet de répartir plus uniformément les charges, et donc d'utiliser des profilés de section plus petite pour la fabrication des fermes. Pour la fabrication de fermes, il est prévu d'utiliser des tubes profilés carrés du même type, et des calculs plus approfondis aideront à sélectionner la section requise du tube profilé.

Si les poutres de revêtement reposent sur les nœuds de fermes, alors la charge de l'auvent en tôle ondulée et la neige reposant sur cette tôle ondulée peuvent être considérées comme concentrées, appliquées au niveau des nœuds de fermes. Les tiges de ferme seront soudées les unes aux autres, tandis que les tiges de la membrure supérieure seront très probablement continues, d'une longueur d'environ 5,06 m. Cependant, nous supposerons que tous les nœuds de ferme sont articulés. Ces précisions peuvent paraître un détail insignifiant, mais elles permettent d'accélérer et de simplifier au maximum le calcul, pour des raisons évoquées dans un autre article. La seule chose qu'il nous reste à déterminer pour des calculs ultérieurs est la charge concentrée, mais cela n'est pas difficile à faire si les tôles ondulées ou les poutres de revêtement ont déjà été calculées. Lors du calcul des tôles ondulées, nous avons découvert que les tôles ondulées de 5,1 à 5,3 m de long représentent une poutre continue à plusieurs travées avec un porte-à-faux. Cela signifie que les réactions d'appui pour une telle poutre et, par conséquent, les charges pour notre ferme ne seront pas les mêmes, cependant, les changements dans les réactions d'appui pour une poutre à 5 travées ne seront pas si importants et, pour simplifier les calculs, nous pouvons supposer que la charge de la neige, des tôles ondulées et du revêtement sera transférée de manière uniforme, comme c'est le cas pour les poutres à travée unique. Cette hypothèse ne conduira qu’à une petite marge de sécurité. En conséquence, nous obtenons le schéma de calcul suivant pour notre ferme :

Graphique 272.2. Schéma de conception pour une ferme triangulaire.

La figure 272.2 a) montre le schéma de conception général de notre ferme, la charge de conception est : Q = 190 kg, qui découle du calcul charge de neige 180 kg/m 2, poids du carton ondulé et poids possible poutres de revêtement. La figure 272.2 b) montre des coupes grâce auxquelles il est possible de calculer les efforts dans toutes les tiges de ferme, en tenant compte du fait que la ferme et la charge sur la ferme sont symétriques et il suffit donc de calculer toutes les tiges de ferme. , mais un peu plus de la moitié. Et afin de ne pas se tromper dans les nombreuses tiges lors des calculs, il est d'usage de marquer les tiges et les nœuds des fermes. Le marquage illustré à la Fig. 272.2 c) signifie que l'exploitation possède :

Tiges de la ceinture inférieure : 1-a, 1-c, 1-d, 1-g, 1-i ;

Barres d'accord supérieures : 2-a, 3-b, 4-d, 5-e, 6-z ;

Accolades : a-b, b-c, c-d, d-d, e-f, f-g, g-h, g-i.

Si chaque tige de la ferme est calculée, il est alors conseillé d'établir un tableau dans lequel toutes les tiges doivent être inscrites. Ensuite, il conviendra d'inscrire la valeur obtenue des contraintes de compression ou de traction dans ce tableau.

Eh bien, le calcul lui-même ne présente pas de difficultés particulières si la ferme est soudée à partir de 1 à 2 types de profilés à section fermée. Par exemple, l'ensemble du calcul d'une ferme peut être réduit au calcul des forces dans les tiges 1, 6 et 3. Pour ce faire, il suffit de considérer forces longitudinales, survenant lors de la coupe d'une partie de la ferme le long de la ligne IX-IX (Fig. 272.2 d).

Mais laissons les bonbons pour le troisième, et voyons comment cela se passe plus tard. exemples simples, pour cela nous considérons

section I-I (Fig. 272.2.1 d)

Si vous coupez la partie excédentaire de la ferme de cette manière, vous devez déterminer les forces dans seulement deux tiges de la ferme. À cette fin, des équations d’équilibre statique sont utilisées. Puisque les nœuds de ferme ont des charnières, la valeur des moments de flexion dans les nœuds de ferme est nulle, et en plus, sur la base des mêmes conditions d'équilibre statique, la somme de toutes les forces relatives à l'axe X ou axes à est également nul. Cela permet de créer au moins trois équations d'équilibre statique (deux équations pour les forces et une pour les moments), mais en principe il peut y avoir autant d'équations de moment qu'il y a de nœuds dans la ferme et même plus si vous utilisez des points de Ritter. Et ce sont les points où deux des forces considérées se croisent, et avec la géométrie complexe de la ferme, les points de Ritter ne coïncident pas toujours avec les nœuds de la ferme. Néanmoins, dans ce cas notre géométrie est assez simple (nous aurons encore le temps d'arriver à une géométrie complexe) et donc les nœuds de fermes existants sont suffisants pour déterminer les efforts dans les tiges. Mais en même temps, encore une fois, pour des raisons de simplicité de calcul, on sélectionne généralement de tels points dont l'équation des moments permet de déterminer immédiatement la force inconnue, sans amener l'affaire à la solution d'un système de 3 équations.

Cela ressemble à ceci. Si vous établissez une équation de moments autour du point 3 (Fig. 272.2.2 d), alors elle ne contiendra que deux termes, et l'un d'eux est déjà connu :

M3 = -Q je/2 + N 2-a h = 0;

N 2-a h = Ql/2;

Où je - la distance du point 3 au point d'application de la force Q/2, qui est dans ce cas le bras de la force, selon le schéma de calcul que nous avons adopté je = 1,5 m; h - bras à action forcée N 2-a(l'épaule est représentée sur la Fig. 272.2.2 d) en bleu).

Dans ce cas, le troisième terme possible de l'équation est égal à zéro, puisque la force N 1-a (sur la Fig. 272.2.2 d) est représentée gris) est dirigé selon l'axe passant par le point 3 et donc le bras d'action est égal à zéro. La seule chose que nous ne connaissons pas dans cette équation est le bras de la force N 2-a, cependant, il est facile de le déterminer si vous avez les connaissances appropriées en géométrie.

Notre ferme a une hauteur de conception de 0,8 m et une longueur totale de conception de 10 m. Ensuite, la tangente de l'angle α sera tgα = 0,8/5 = 0,16, respectivement, la valeur de l'angle α = arctgα = 9,09 o. Et puis

h = je péchéα

Or rien ne nous empêche de déterminer la valeur de la force N 2-a:

N 2-a = Q je/(2lsinα ) = 190/(2·0,158) = 601,32 kg

La valeur est déterminée de la même manière N 1-a. Pour ce faire, une équation des moments autour du point 2 est établie :

M2 = -Q je/2 + N 1-a h = 0 ;

N 1-a h = Q je/2

N 1-a = Q/(2tgα ) = 190/(2·0,16) = 593,77 kg

Nous pouvons vérifier l'exactitude des calculs en composant les équations de force :

ΣQ y = Q/2 - N 2-a péchéα = 0 ; Q/2 = 95= 601,32·0,158 = 95 kg

ΣQ x = N 2-a cosα - N 1-a = 0 ; N 1-a = 593,77 = 601,32 0,987 = 593,77 kg

Les conditions d'équilibre statique sont satisfaites et n'importe laquelle des équations de force utilisées pour les tests peut être utilisée pour déterminer les forces dans les barres. C'est tout, le calcul ultérieur de la ferme est de la pure mécanique, mais juste au cas où, considérons

section II-II (Fig. 272.2.e)

À première vue, il semble que l'équation des moments relatifs au point 1 pour déterminer la force serait plus simple N a-b, cependant, dans ce cas, pour déterminer le bras de la force, il faudra d'abord trouver la valeur de l'angle β. Mais si l'on considère l'équilibre du système par rapport au point 3, alors :

M3 = -Q je/2 - Q je/3 + N 3-b h = 0;

N 3-b h = 5Q je/6 ;

N 3-b = 5Q/(6sinα ) = 5·190/(6·0,158) = 1002,2 kg(fonctionne sur la tension)

Eh bien, déterminons maintenant la valeur de l’angle β. Basé sur le fait que tous les côtés d'un certain triangle rectangle(la branche inférieure ou longueur du triangle est de 1 m, la branche latérale ou hauteur du triangle est de 0,16 m, l'hypoténuse est de 1,012 m et même l'angle α), puis le triangle rectangle adjacent d'une hauteur de 0,16 m et d'un une longueur de 0,5 m aura tgβ = 0,32 et, par conséquent, l'angle entre la longueur et l'hypoténuse β = 17,744 o, obtenu à partir de l'arctangente. Et maintenant, il est plus facile de créer une équation de forces par rapport à l'axe X :

ΣQ x = N 3-b cosα + N a-b cosβ - N 1-a = 0 ;

N a-b = (N 1-a - N 3-b cosα )/cosβ = (593,77 - 1002,2 0,987)/ 0,952 = - 415,61 kg

Dans ce cas, le signe « - » indique que la force est dirigée dans le sens opposé à celui que nous avons accepté lors de l'élaboration du schéma de calcul. Et puis le moment est venu de parler de la direction des forces, ou plus précisément du sens qui est attaché à cette direction. Lorsque nous remplaçons les efforts internes dans la section transversale des truss rods considérés, alors par force dirigée depuis la section transversale, nous entendons des contraintes de traction ; si la force est dirigée vers la section transversale, alors nous entendons des contraintes de compression ; Du point de vue de l'équilibre statique, peu importe la direction de la force prise dans les calculs ; si la force est dirigée dans la direction opposée, alors cette force aura un signe moins ; Cependant, lors du calcul, il est important de savoir exactement pour quelle force une tige donnée est conçue. Pour les tiges de traction, le principe de détermination de la section requise est le plus simple :

Lors du calcul des tiges travaillant en compression, il convient de prendre en compte de nombreux divers facteurs et en vue générale La formule de calcul des tiges comprimées peut être exprimée comme suit :

σ = N/φF ≤ R

Note: le schéma de conception peut être élaboré de manière à ce que toutes les forces longitudinales soient dirigées à l'opposé de des sections transversales. Dans ce cas, le signe « - » devant la valeur de force obtenue dans les calculs indiquera que cette tige travaille en compression.

Ainsi, les résultats du calcul précédent montrent que des contraintes de traction apparaissent dans les tiges 2-a et 3-b, et que des forces de compression se produisent dans les tiges 1-a et a-b. Eh bien, revenons maintenant à l'objectif de notre calcul : déterminer les contraintes normales maximales dans les tiges. Comme dans une poutre symétrique classique, dans laquelle tensions maximales avec une charge symétrique, elles surviennent dans la section la plus éloignée des supports ; dans une ferme, les contraintes maximales surviennent dans les tiges les plus éloignées des supports, c'est-à-dire en bâtonnets coupés par la section IX-IX.

section IX-IX (Fig. 272.2.d)

M9 = -4,5Q/2 - 3,5Q - 2,5Q - ​​1,5Q -0,5Q + ​​3V A - 4,5N 6-з sinα = 0 ;

N 6-з = (15Q - 10,25Q)/(4,5sinα ) = 4,75 190/(4,5 0,158) = 1 269,34 kg(fonctionne sur la compression)

Où VA = 5Q, les réactions d'appui des fermes sont déterminées à l'aide des mêmes équations d'équilibre du système, puisque la ferme et les charges sont symétriques, alors

VA = ΣQ y /2 = 5Q;

Comme nous n'avons pas encore prévu les charges horizontales, la réaction de l'appui horizontal sur le support UN sera égal à zéro, donc H A est représenté sur la figure 272.2 b) en violet clair.

Les épaules de toutes les forces dans ce cas sont différentes et, par conséquent, les valeurs numériques des épaules sont immédiatement substituées dans la formule.

Pour déterminer la force dans tige, il faut d'abord déterminer la valeur de l'angle γ (non représenté sur la figure). Basé sur le fait que deux côtés d'un certain triangle rectangle sont connus (la jambe inférieure ou la longueur du triangle est de 0,5 m, la jambe latérale ou la hauteur du triangle est de 0,8 m, alors tgγ = 0,8/0,5 = 1,6 et la valeur de l'angle γ = arctgγ = 57,99 o Et puis pour le point 3.

h = 3 péchéγ = 2,544 m. Alors :

M3 = - 1,5Q/2 - 0,5Q + 0,5Q + ​​1,5Q + ​​2,5Q - ​​​​1,5N 6-з péchéα + 2,544N zi = 0 ;

N zi = (1,25Q - 4,5Q +1,5N 6-з péchéα ) /2.544 = (332,5 - 617,5)/2,544 = -112 kg

Et maintenant, il est plus facile de créer une équation de forces par rapport à l'axe X :

ΣQ x = - N 6-з cosα -N z-je parce que γ + N 1-i = 0 ;

N 1-i = N 6-з cosα + N g-i cosγ = 1269,34·0,987 - 112·0,53 = 1193,46 kg(fonctionne sur la tension)

Étant donné que les membrures supérieure et inférieure de la ferme seront du même type de profil, il n'est pas nécessaire de consacrer du temps et des efforts au calcul des tiges de la membrure inférieure 1-v, 1-d et 1-g, ainsi que les tiges de la corde supérieure 4-g et 5-e . Les forces exercées dans ces tiges seront nettement inférieures à celles déjà déterminées par nos soins. Si la ferme était sans console, c'est-à-dire les supports étaient situés aux extrémités de la ferme, alors les forces dans les contreventements seraient également inférieures à celles déjà déterminées par nous, cependant, nous avons une ferme avec des consoles et nous utiliserons donc plusieurs sections supplémentaires pour déterminer les forces dans le accolades utilisant l'algorithme ci-dessus (les détails du calcul ne sont pas donnés) :

N b-v = -1527,34 kg - travaux en compression (section III-III, Fig. 272,2 g), déterminés par l'équation des moments relatifs au point 1)

N v-g = 634,43 kg - travaux en traction (section IV-IV, Fig. 272,2 h), déterminés par l'équation des moments relatifs au point 1)

N g-d = - 493,84 kg - travaille en compression ( Section V-V, a été déterminé par l'équation des moments relatifs au point 1)

Ainsi, les cannes les plus chargées dont nous disposons sont deux cannes N 6-з = 1269,34 kg et N b-v = - 1527,34 kg. Les deux tiges fonctionnent en compression, et si l'ensemble de la ferme est constituée d'un seul type de profilé, il suffit alors de calculer l'une de ces tiges en fonction des contraintes ultimes et, sur la base de ces calculs, de sélectionner la section de profilé requise. Cependant, tout n'est pas si simple ici ; à première vue, il semble qu'il suffise de calculer la tige N b-v, mais lors du calcul des éléments comprimés grande importance a la longueur de conception de la tige. Ainsi, la longueur de la tige N 6-h est de 101,2 cm, tandis que la longueur de la tige N b-v est de 59,3 cm. Par conséquent, pour ne pas deviner, il est préférable de calculer les deux tiges.

rod SUBST b-w

Le calcul des tiges comprimées n'est pas différent du calcul des colonnes comprimées centralement, seules les principales étapes du calcul sont données ci-dessous sans explications détaillées ;

selon le tableau 1 (voir lien ci-dessus) nous déterminons la valeur μ = 1 (malgré le fait que la membrure supérieure de la ferme sera constituée d'un profilé solide, le schéma de conception de la ferme implique une fixation articulée des tiges dans les nœuds de la ferme, il serait donc plus correct de prendre ce qui précède valeur du coefficient).

Nous acceptons la valeur préliminaire λ = 90, alors selon le tableau 2 le coefficient de flexion φ = 0,625 (pour l'acier C235 de résistance R y = 2350 kgf/cm 2, déterminé par interpolation des valeurs 2050 et 2450)

Le rayon de giration requis sera alors :

Bonjour! S'il vous plaît dites-moi. j'ai construit carcasse en métal mesurant 8 mètres sur 9 mètres. Comment calculer une ferme métallique de 9 mètres de long à partir de Tuyau carré(profil métallique) ? Merci d'avance! Cordialement, Evgeniy.

Les fermes sont des structures métalliques constituées de tiges de treillis reliées. Comparé à fermes en bois des poutres, cette conception plus difficile à construire, mais il est considéré comme plus économique. Les éléments structurels sont fixés par soudage ou rivetage.

Principaux avantages fermes métalliques sont:

1. Faible coût du matériel
2. Résistance aux charges mécaniques élevées
3. Durabilité
4. Force.

Les inconvénients comprennent :

1. Poids important de la structure
2. Installation complexe
3. Mauvaise résistance à hautes températures(par exemple, en cas d'incendie, il existe une forte probabilité d'effondrement du toit en raison de la déformation du métal).

La ferme métallique constitue le support de toute la structure. Il se compose de tiges droites reliées les unes aux autres. La connexion peut être rigide et articulée. DANS Composants fermes (cordes supérieures et inférieures, entretoises et crémaillères), il n'y a qu'une charge de compression ou de traction.

Application de fermes métalliques

Les fermes métalliques sont utilisées dans la construction pour couvrir de grandes portées. Ils sont capables de supporter de lourdes charges, ils sont donc indispensables dans les constructions à grande échelle, par exemple un pont. DANS bâtiments industriels ils aident à couvrir de vastes zones de bâtiments. Lors de la construction installations sportives Les fermes métalliques peuvent également assurer la sécurité des planchers et des toits.

Calcul de structure métallique

Calculer soi-même une ferme métallique est assez difficile. Lorsque vous démarrez un calcul de toit, vous devez connaître la valeur quantitative de la charge constante sur le toit, de la charge supplémentaire et de la charge périodique. La charge permanente fait référence au poids de la structure et couverture de toiture, en plus – la neige et charges de vent, à des facteurs périodiques - aléatoires, par exemple un tremblement de terre, si cela est possible dans une zone donnée.

La vidéo parle également des calculs des fermes métalliques :

De nos jours, il est assez courant d'acheter des fermes prêtes à l'emploi, car lors des calculs, vous devez choisir le matériau de la structure, en calculant la charge sur chaque pièce. Une erreur peut coûter toute la structure.
Pour auto-calcul les fermes doivent être patientes, une calculatrice et quelques SNiP : selon des structures en acier, par charges et impacts.

1. Sélection d'un projet agricole.
   • Avec une pente de 22 à 30 degrés, il est préférable d'utiliser une ferme triangulaire ; sa hauteur sera égale à la longueur de la travée divisée par cinq ;
   • Avec un angle d'inclinaison du toit de 15 à 22 degrés, la hauteur de la structure sera égale au septième de la longueur de la portée.
   • Pour une pente ne dépassant pas 15 degrés, il est préférable d'utiliser une ferme trapézoïdale.
2. Sélection de la taille de la ferme.
3. Nous calculons les composants structurels.
   • Il est nécessaire d'appliquer un schéma géométrique de l'élément émetteur. Les axes de chaque tige dans un nœud donné doivent converger en un point. La longueur des tiges est déterminée à l'aide d'un tableau de carrés de nombres.
   • Après avoir appliqué les nœuds, vous devez dessiner les ceintures et autres éléments de treillis. Si les composants sont fixés avec des boulons, leur présence doit être prise en compte sur le dessin.
   • Les bords des éléments structurels doivent être situés à une distance de 4 à 5 centimètres du bord de la membrure de la ferme.
   • Les dimensions des coutures sont indiquées. Ils doivent être positionnés de manière à ce que la ligne médiane de chaque couture coïncide avec Axe centralélément qui est attaché par cette couture.
   • Le nombre de dimensions doit être tel qu'il soit possible de construire un modèle de ferme à l'aide de celles-ci.