Навес из поликарбоната: выбор, расчет, постройка

Как рассчитать навес из поликарбоната

На сегодня все более популярными становятся навесы из самого подходящего для этих целей материала – поликарбоната. Каркас можно собрать из деревянной доски или бруса, а в качестве кровельного материала использовать поликарбонатные листы. Осталось дело за малым – выполнить расчет, тем более что строительство любой навесной конструкции требует рассчитывать предполагаемую прочность постройки и планируемый расхода материалов.

Варианты конструкции навесов

Для постройки навесной конструкции во дворе частного дома чаще всего используют три схемы каркаса крыши:

  • Арочную систему в виде изогнутых радиусом стальных балок или сварных ферм. Круглая крыша позволяет снизить до минимума воздействие таких неблагоприятных факторов, как сильный ветер и мощный снежный покров;
  • Односкатные конструкции с ориентацией уклона по направлению от здания. Нередко такие навесы выполняют по комбинированной схеме, при которой балки перекрытия с одной стороны крепятся к стене дома, с другой стороны опираются на стальные или деревянные стойки – колонны;
  • Плоские или односкатные навесы с углом наклона 5-7 о , что позволяет не учитывать наличие ската и, соответственно, рассчитать конструкцию по «плоской» схеме.

Рассчитать навес из деревянных клееных балок вручную намного сложнее, чем для стальных каркасов, сваренных из профилированной трубы. Кроме того, использование металла позволяет рассчитать конструкцию навеса максимально точно, без поправок на качество и неоднородность деревянных стройматериалов.

Что и как считать

Из всех перечисленных конструкций навесов наиболее устойчивой к внешним воздействиям является арочная система.

Устройство арки таково, что даже при очень сильных нагрузках от ветра и снега несущие элементы арочных ферм работают на сжатие. Относительное удлинение единичного силового элемента стальной фермы, за исключением самих арочных дуг, не превышает 10. Что это значит?

В этом случае запас прочности и устойчивости арочной фермы самой арки, даже при использовании самого распространенного профиля 50х50х2 мм или 25х50х2 мм, будет значительно больше, чем это требуется по условиям прогиба или предельного состояния. Для проверки можно рассчитать любой из популярных вариантов арочной крыши из поликарбоната с помощью специальной программы проектирования.

Кроме того, если посмотреть на эпюры нагрузки арки от ветра и снега и рассчитать влияние здания, то становится понятным, что для конструкций навесов из поликарбоната, расположенных в непосредственной близости к дому, ветровая нагрузка из-за «затенения» сводится к 4-5 кг/м 2 вместо определенных СНиПом реальных 25 кг/м 2 .

Распределение снежной массы по арочной крыше преимущественно сводится к нагрузке вертикальных стоек, поэтому нет смысла рассчитывать представленную арку на прогиб под давлением снега.

Если использовать односкатный или плоский вариант крыши, то нужно будет рассчитать несколько проверочных характеристик навеса из поликарбоната:

  1. Прочность вертикальных опор на сжатие;
  2. Устойчивость опорных стоек;
  3. Рассчитать прочность самого листа поликарбоната, находящегося в наиболее неблагоприятных условиях нагружения.

Стоит отметить, что рассчитать условия для листового поликарбоната намного сложнее, чем для любого другого материала, так как на сегодня фактически не имеет четких норм СНиП или СП. Мало того, большинство характеристик, необходимых, чтобы рассчитать покрытие навеса из поликарбоната, приходится использовать по заявлению производителя. В этом случае проблему, как рассчитать навес из поликарбоната, приходится решать комплексным путем, приближенно рассматривать лист, как составную конструкцию.

Способ рассчитать простейший вариант навеса из поликарбоната

Для оценочного расчета простейшего навеса из поликарбоната используем модель, представленную на схеме. Разумеется, это наиболее удобный и наименее выгодный, с точки зрения прочности, вариант навеса. Так как плоская крыша будет максимально защищать от солнца и дождя, тонкое сечение сделает постройку нечувствительной к ветровым нагрузкам. При этом потребуется рассчитать листовой поликарбонат на прогиб от веса снежного покрова.

По подобной методике можно рассчитать параметры односкатного навеса. Если использовать схему дополнительного крепления к стене, то параметры сечения стоек, полученные из условия гибкости и устойчивости колонн, можно уменьшить на 40%.

Прочность и гибкость вертикальных колонн

Конструкция крыши навеса представляет собой ровную плоскость. Для упрощения расчета примем, что нагрузка на опоры от собственного веса и от снежного покрова составит 100 кг/м 2 . В этом случае общая нагрузка на одну вертикальную опору составит около 300 кг. Для того чтобы рассчитать потребное сечение профилированной трубы, необходимо воспользоваться формулой:

F = N/φR , где N – нагрузка в кг, R — удельное сопротивление материала сжатию, φ — коэффициент продольного изгиба. Для оценочного расчета φ можно принять в пределах 0,25-0,3. На практике коэффициент выбирают из приведенной ниже таблицы по известному значению гибкости.

В данном случае рассчитать нужно для предварительного значения гибкости в 100 ед. Получается, из таблицы φ равно 0,599, соответственно, сечение профильной трубы будет равно F = 3000/(0.599·2050) = 2.44 см 2 , что соответствует профилированной трубе сечением 70х70 мм.

На самом деле запас прочности вертикальной стойки из условий линейного сжатия получается значительно большим, чем нужно по условиям устойчивости квадратной трубы. Поэтому основной расчет выполняется по условиям гибкости.

Любой стальной профиль обладает определенной степенью гибкости, которую можно проиллюстрировать приведенным ниже рисунком.

Это означает, что колонна может еще сохранять целостность, но уже потеряла способность сопротивляться вертикальной нагрузке из-за прогиба. Гибкость характеризует способность однородной стойки, в зависимости от длины и сечения, сопротивляться изгибающему моменту: λ = L*E*F/I , где I — момент инерции.

Для нашего случая нужно рассчитать i — радиус инерции, по которому можно подобрать из справочников квадратный профиль с необходимыми размерами.

В данном случае это i = lef/λ = 1·250/130=1,92 . В справочнике по сортаменту профилированных труб для подобного радиуса инерции подходит профиль 50х50мм.

Расчет листового поликарбоната

Для строительства навесов чаще всего используется поликарбонат марки Polygal. В зависимости от толщины, параметров и формы полок, прочность на растяжение для восьмимиллиметровой плиты составляет 650 кг/см 2 , для «десятки» — 658 кг/см 2 , для удвоенной 16-миллиметровой плиты с тройной полкой -700 кг/см 2 .

Модуль упругости составляет 2*10 4 кг*с/см 2 .

Главным условием расчета несущей способности листа поликарбоната является расчет величины деформации под нагрузкой.

Чтобы рассчитать прогиб листа поликарбоната толщиной 8 мм, можно представить его, как набор полочек или мини-балок шириной 1,14 см. В одном листе шириной 1 м будет 88 штук таких мини-балок.

Соответственно, момент инерции для восьмимиллиметрового поликарбоната можно рассчитать, как сумму моментов каждой балки I=h*F 2 . Для одной мини-балки I= 0.01561 см 4 . Для всего метрового листа Iz =1.376 см 4 .

Зная момент инерции для покрытия шириной в 1 м, можно рассчитать прогиб поликарбоната, уложенного на 2 опоры, по формуле f = 5ql 4 /384E I. Точное значение составляет 2,47 см. Для листа, уложенного на четырех опорах, прогиб покрытия уменьшится до размера 0,9 см.

Заключение

Если рассчитать аналогичные показатели для монолитного поликарбоната, то результат будет более чем неожиданным – для плоского покрытия прогиб монолита, толщиной в 8 мм, составит более 3 см. Наилучшим материалом для навеса, независимо от формы и конструкции крыши, будет сотовый поликарбонат минимальной толщины. Для сравнения, стоимость квадрата сотовой «восьмерки» обойдется в 11 долларов, а монолит тех же размеров в 6-7 раз дороже. При этом очевидного преимущества для прочности навеса не будет, так как всю конструкционную нагрузку воспринимает стальной каркас.

Как рассчитать навес из поликарбоната?

Поликарбонат, на сегодняшний день, является более известным отделочным материалом для создания прозрачного или полупрозрачного покрытия. Этому есть вполне рациональные объяснения. Полученный с помощью полимерного синтеза, этот пластик имеет уникальные технические характеристики. Прочность, легкость и прозрачность сделали поликарбонат самым востребованным материалом для остекления крыш и фасадов зданий и сооружений, изготовления козырьков и навесов. О разновидностях конструкций и о том, как рассчитать навес из поликарбоната правильно, так, чтобы он простоял многие годы, радуя глаз, будет описано далее.

Назначение и виды навесов

Как во дворе дачи или частного дома, так и в центре мегаполиса, всегда найдется много мест, которые необходимо защитить от снега, дождя и разрушительного воздействия солнечного излучения. Отличным решением данного вопроса является строительство навесов — легких, недорогих, практичных и быстровозводимых сооружений открытого типа.

Наиболее часто навесы из поликарбоната устанавливаются для защиты от воздействия природных факторов, таких объектов:

  • стоянки автомобиля;
  • открытого бассейна;
  • летнего душа;
  • мангала или барбекю;
  • детской игровой площадки;
  • места отдыха;
  • входных ворот и калиток;
  • открытых площадок летних кафе;
  • торговых точек.

Как правило, для возведения козырьков и навесов используется цветной сотовый пластик с низкой степенью светопроницаемости. Это делается для того, чтобы не допустить чрезмерного нагревания пространства под кровлей и создания комфортной теневой зоны.

В строительстве применяются различные варианты формы крыши из полимерного пластика. Выбор зависит от фантазии хозяина и дизайна окружающей обстановки.

По форме крыши различают следующие виды навесов:

  1. Ровные прямые.
  2. Наклонные прямые.
  3. Наклонные вогнутые или выгнутые, односкатные и двускатные.
  4. Куполообразные.
  5. Арочные.
  6. Пирамидальные.
  7. Многогранные.
  8. Волнообразные.

Простота монтажа и несложный расчет навеса из поликарбоната позволяют, даже на небольшой даче, строить эти сооружения самой фантастической формы и невероятной красоты.

Проектирование навеса

Расчет навеса из поликарбоната проводится с учетом нескольких факторов.

К ним относятся такие:

  • предназначение навеса;
  • место расположения будущей конструкции;
  • дизайн окружающих построек;
  • размер накрываемого объекта;
  • максимальная сила ветра, зафиксированная в районе;
  • средняя снеговая нагрузка в зимнее время;
  • размеры и технические характеристики пластиковых панелей.

Полученные данные будут являться показателями для проектирования и составления чертежа.

В чертеже должны быть учтены такие параметры:

  • ширина, длина и высота навеса;
  • форма кровли;
  • материал для изготовления опор и каркаса;
  • размер и материал для площадки под навесом;
  • количество комплектующих для крепления панелей на несущей конструкции.

Далее, о том, как рассчитать навес из поликарбоната и о каждом этапе проектирования.

Ширина, длина и высота навеса

Листы сотового поликарбоната выпускаются в едином стандарте, который составляет 2,1 м в ширину, 6 м или 12 м в длину и толщиной от 4 мм до 40 мм. Для навесов, как правило, используется плиты толщиной от 4 мм до 8 мм. Толщина 10 мм и 12 мм применяется в районах с экстремальными ветровыми и снеговыми нагрузками.

На заметку: Одной из задач каждого мастера является минимальное количество отходов при строительстве. Эта задача будет выполнима, если ширину и длину кровли адаптировать под размер пластиковых панелей.

Так, длину навеса можно сделать кратной ширине панели. Таким образом, длина сооружения может быть 2,1, 4,2, 6,3, 8,4 или 10,5 м. Ширину можно рассчитать кратной 2, 3, 4, 6 или 12 м.

Как можно убедиться, возможностей довольно много. При таком подходе, по окончании работ, из отходов останется только стружка от пиления и сверления пластика. Следует учесть, что кровля должна защищать находящийся под ней объект от попадания дождя при сильном ветре и лучей солнца в утреннее и вечернее время.

Читайте также:  Из чего и как можно построить простую баню на даче?

Высота навеса рассчитывается исходя из его целевого предназначения. Во всех случаях, ее не стоит делать меньше величины среднего мужского роста (180 см). Если сооружение устанавливается для машины, то над ее крышей должно быть пространство не менее 10 см для вентиляции.

Форма кровли

Выбор формы для навеса зависит от его предназначения, вкусов и финансовых возможностей владельца участка.

Прямая и фигурная односкатная и двускатная крыша является наиболее простой в изготовлении конструкции. Ее изготовление не требует много времени и серьезных финансовых вложений. Но, следует учесть, что изделия подобной формы имеют самые низкие показатели в плане устойчивости к ветровой и снеговой нагрузке.

Арки и купола отлично смотрятся над объектами любого типа. При планировании следует помнить о величине минимального радиуса изгиба. Определенная сложность возникает при изготовлении несущих арочных труб для размещения панелей.

Стальные арки можно купить в готовом виде, согнуть с помощью трубогибочного устройства или изготовить самостоятельно из профилированных труб. В последнем варианте болгаркой с одной стороны заготовки делаются V-образные пропилы, труба сгибается и подгоняется под шаблон.

Деревянные арки можно изготовить из нескольких слоев водостойкой фанеры или фрагментов, выпиленных из широких досок и прочно соединенных вместе.

Материал для изготовления опор и каркаса

В основном, для изготовления навесов применяется сталь и дерево.

При этом, для строительства различных составных частей применяются определенные стандарты. Их нужно учитывать, чтобы знать, как рассчитать навес из поликарбоната.

  • стальная труба круглая — 100 мм;
  • стальная труба профилированная — 80×80 мм;
  • брус деревянный — 150×150 мм;
  • бревно круглое — 150-200 мм.
  • стальная труба профилированная — 80×40 мм;
  • брус деревянный — 150×100 мм.
  • стальная труба профилированная — 40×40 мм;
  • брус деревянный — 100×50 мм.

В зависимости от площади кровли, ямы для опор делаются глубиной от 60 см до 100 см. Опоры можно закрепить непосредственно в земле, путем заливки их бетоном, а можно прикрепить к стальным закладным деталям. Опоры вкапываются каждые 105, 140 или 210 см, соразмерно ширине панелей. Частота их установки обуславливается условиями эксплуатации.

Продольные направляющие на обрешетке монтируются с шагом в 70 см, поперечные — на расстоянии от 40 см до 100 см, в зависимости от толщины плиты.

Размер и материал для площадки под навесом

Качество площадки играет значительную роль в том, чтобы навес полностью выполнял предназначенную ему задачу.

Она должна иметь:

  • прочную, долговечную поверхность, которая выдержит большой вес, влажность и перепады температуры;
  • небольшой уклон для схода талой и дождевой воды;
  • небольшое (5-10 см) возвышение над окружающей местностью;
  • защиту от прорастания травы.

Площадку можно изготовить из различных материалов.

  • утрамбованный песок или мелкий гравий;
  • деревянный помост из досок;
  • тротуарная плитка;
  • бетонная плита.

Поскольку на площадке может размещаться мебель, бытовая техника и мангал, то она должна быть максимально ровной, чтобы обеспечить людям комфортное и безопасное времяпрепровождение.

Комплектующие детали

Для монтажа навеса необходимо придерживаться технологии, установленной для данного процесса. Следует учитывать, что поликарбонат имеет свойство значительного температурного расширения. Поэтому, его крепление должно обеспечивать возможность движения отдельных панелей по несущей конструкции при изменении температуры.

Для этого используются:

  • термошайбы (6-8 шт/м²);
  • соединительные профили (1 шт/12-м панель);
  • торцевые профили (2 шт/2,1 м длины);
  • торцевая пленка (2 м/1 м длины).

Перед укладкой панелей на каркас необходимо обработать:

  • стальные детали — противокоррозионным средством или акриловой краской;
  • деревянные детали — противогрибковым составом и средством против пожара.

Правильно спроектированный навес легко и просто строить, он будет служить своим хозяевам на протяжении десятков лет.

Видео про установку навеса своими руками

Расчет навеса из поликарбоната

Заполните форму ниже и узнайте цену необходимой вам продукции

Изготавливаем на заказ: Погреба, бассейны, купели, септики

Как рассчитывается навес из поликарбоната

Во время выполнения работ следует учитывать требования существующего СНиП 2.01.07-85*. Перед тем как приступать к выполнению задания, нужно разработать технические требования к конструкции:

Каркас для навеса из поликарбоната

  1. Назначение навеса. Он может быть использован в качестве накрытых площадок для автомобильных стоянок, бассейнов, пристроек для отдыха, занятия спортом и т. д.
  2. Месторасположения. В зависимости от этого фактора выбираются максимальные значения ветровых и снежных нагрузок. Навес может располагаться на открытой местности или среди существующих строений. Данные берутся из таблиц строительных норм и правил. Фермы для навеса должны выдерживать все усилия, действующие на кровлю.
  3. Дизайнерский вид. Сооружение должно гармонично вписываться в уже существующие архитектурные решения.

Окончательный расчет навеса из поликарбоната должен иметь пояснительную записку и рабочие чертежи с указанием формы кровли, данных по обрешетке, линейным размерам конструкции, обоснованием выбора фундамента. Правильно рассчитать навес из поликарбоната могут только специалисты со специальным высшим образованием. Работы относятся к сложным, нужно уметь пользоваться многочисленными формулами, составлять эпюры нагрузок, выбирать оптимальные варианты для каждого конкретного случая, вносить изменения для улучшения эксплуатационных характеристик и т. д. Таких специалистов целесообразно привлекать только в тех случаях, когда нужно рассчитать навес из поликарбоната большой площади со сложным типом кровли и в единичном экземпляре. Стоимость проекта может достигать до 15% общей сметы на строительство. Большинство сооружений для личного пользования можно рассчитать самостоятельно с учетом существующих рекомендаций по упрощенной схеме.

Упрощенный расчет навеса из поликарбоната

Следует определиться с количеством и материалом изготовления вертикальных опор, ферм, выбрать поликарбонат соответствующих параметров, определиться с типом площадки и фундаментов. Рекомендуется ознакомиться с уже существующими примерами навесов в данной местности с учетом размеров и номенклатуры проката, узнать отзывы владельцев навесов. Такие знания намного облегчат работы и увеличат безопасность эксплуатации сооружения. Во время расчетов нужно принимать комплекс мероприятий для уменьшения расхода материалов, упрощения монтажа и снижения общей стоимости конструкции. Все работы разбиваются на несколько этапов.

  1. Фундаменты. Учитывается общий вес конструкции и физические характеристики грунтов. Для большинства видов навесов можно использовать столбчатые мелкоуглубленные фундаменты на песчаной подушке или монолитные железобетонные.
  2. Вертикальные опоры. Рассчитать навес из поликарбоната надо по количеству опор, расстоянию между ними и параметрам проката. Для навесов используют толстостенные квадратные или круглые трубы диаметром 60–100 мм. Есть варианты применения двутавров и швеллеров. Расстояние между опорами согласовывается с размерами поликарбоната. Это позволяет выбрать поликарбонат таким образом, чтобы уменьшить расходы материала.
  3. Вид кровли. Может быть наклонной односкатной, двухскатной или арочной. Зависит от показателей снежной и ветровой нагрузки и размеров навеса. Сложные ломаные кровли для небольших конструкций не используются. В зависимости от расстояний между планками обрешетки выбираются показатели поликарбоната. Самым удачным материалом для изготовления ферм считается профильная труба, для дополнительных элементов устойчивости используются уголки. Рассчитать навес из поликарбоната надо с учетом расстояний между планками обрешетки, к которым фиксируются листы покрытия. Перед тем как выбрать поликарбонат, нужно иметь данные по максимальным нагрузкам и параметрам ферм.

Металлические арки рассчитываются по вертикальным и горизонтальным опорным реакциям. Если арка симметричная, то вертикальные реакции с двух концов равнозначны. Имея исходные данные по реакциям, определяются действующие значения в поперечных сечениях металлических конструкций.

Подбор сечения профильных труб выполняется после определения максимально возможных поперечных и продольных усилий. В узлах крепления арок к вертикальным опорам возникают силы, создающие значительный момент изгиба. Эти усилия оказывают влияние на выбор конкретного сортамента проката.

Рекомендуемая толщина поликарбоната

Показатели материала перекрытия кровли зависят от суммы максимально возможных нагрузок, выбрать поликарбонат нужно с учетом этих значений. Вначале определяют полное расчетное значение веса снега на квадратный метр кровли в горизонтальной проекции с учетом коэффициента перехода от снегового веса к снеговой нагрузке. Исходные данные берутся из таблицы высоты снегового покрова в разрезе регионов России.

Толщина поликарбоната зависит и от угла наклона скатов или радиуса купольной крыши. Чем выше уклон, тем меньше будут значения фактических нагрузок. Перед началом расчетов нужно знать физические характеристики листов данной толщины и профиля ячеек. Эти данные даются производителями в технических условиях продукции. Для вычислений значения по сопротивляемости на изгиб принимается во внимание предел прочности и модуль упругости при растяжении, максимальное удлинение при разрыве и растяжении, модуль упругости при изгибе и сжатии, предел прочности при сжатии и изгибе.

Снеговая нагрузка на покрытия навесов действует только сверху, а ветровая с двух сторон. Дополнительно следует принимать во внимание, что ветровая нагрузка сверху одновременно снижает снеговую за счет уменьшения толщины снежного покрова. Далее рассчитывается момент сопротивления конкретного листа поликарбоната, максимально возможный изгибающий момент и с учетом расстояний меду опорами листа определяется максимальный прогиб до появления разрушающих признаков. Расчет элементов обрешетки привязывается к расчетной схеме арок или стропильных систем наклонного типа.

Геометрия ферм бывает различной, в зависимости от инженерных особенностей их можно рассматривать как обыкновенную ферму без опорных реакций или как арку со сквозным сечением, имеющую горизонтальные опорные реакции. Выбор конструкции зависит от размеров и назначения навеса. Для повышения надежности перекрытий во время расчетов рекомендуется вместо точечных креплений поликарбоната предусматривать ленточные. Последние имеют увеличенный коэффициент запаса прочности.

Для облегчения самостоятельных расчетов проектировщики оставили таблицу с рекомендациями по подбору материалов в зависимости от размеров навесов.

Шаг обрешетки под поликарбонат70 см105 см210 см
Расстояние между фермами3 м3 м3 м
Общая длина горизонтальных опор21,5 м/погонных15,3 м/погонных9,2 м/погонных
Общая длина поперечных опор покрытия8 м/погонных8 м/погонных8 м/погонных

Для таких сооружений понадобится 13 м 2 поликарбоната, таблица помогает конкретно рассчитать навес из поликарбоната в случае внесения корректировок в линейные параметры. Для монтажных работ нужно иметь 4 м/пог. профиля HP, 8 м/пог. профиля UP и примерно 70 специальных термошайб.

В зависимости от величины пролетов и расстояний между элементами обрешетки толщина поликарбоната может колебаться в пределах 6–10 мм. Выбирать цвет поликарбоната для навеса нужно с учетом дизайнерских особенностей рядом расположенных объектов. Калькулятор поможет рассчитать необходимое количество листов в зависимости от типа крыши и размеров сооружения.

Во время расчетов диаметров отверстий фиксации листов поликарбоната и силы затягивания термошайб нужно принимать во внимание значения температурных расширений материала, в противном случае треск поликарбоната на навесе будет неизбежным. Самое тяжелое последствие – деформация листов или нарушение герметичности соединений.

Термическое расширение листов определяется по формуле ∆L = L×∆T × k, где:
L – начальная длина листа поликарбоната;
∆T – изменение температуры;
k – физический коэффициент теплового расширения сотового поликарбоната 0,065 мм/°См.

Суточные колебания температур в зависимости от региона расположения могут изменяться в широких пределах, иногда перепад достигает 20°С и более. При перепаде температуры в 20°С каждый погонный метр поликарбоната изменяет линейные размеры на 1,3 мм. Трение листов между собой и конструктивными элементами покрытий становится причиной появления неприятных звуков.

Читайте также:  Глиночурка — технология строительства из дров и глины

Вторая причина, почему щелкает поликарбонат на навесе – неустойчивость конструкции. Вследствие изменения значений ветровых нагрузок конструкция немного расшатывается, возникают перемещения в узлах связи, поверхность листов трется с близлежащими элементами. Это очень опасное явление, требует немедленного устранения. Причина возникновения – грубые ошибки во время расчетов или нарушения рекомендованных технологий при монтаже конструкций.

В случае возникновения трудностей наша фирма может дать профессиональные технические консультации по всем интересующим вопросам.

Строительные калькуляторы – ProstoBuild.ru

Расчет навеса

Здравствуйте, уважаемые читатели! В данной статье я решил использовать уже опубликованную ранее информацию и онлайн расчеты для расчета навеса из металлоконструкций.

Навес можно использовать для различных целей, но пусть это будет навес для автомобиля.

Итак, основная наша задача – это определиться в размере сечения наших несущих конструкций. На каждую конструкцию мы будем собирать нагрузки, и рассчитывать отдельно. Расчет будем вести сверху вниз, т.е. сразу прогоны, потом балки и стойки. Это делается для того, чтобы при расчете стоек мы уже знали вес вышележащих конструкций (балки и прогоны).

Прогон будем рассчитывать на прочность и прогиб

Для расчета прогонов нам надо будет знать линейную равномерно распределенную нагрузку на него и расчетную схему.

Прогон будет привариваться в месте укладки к балке, значит, это будет шарнирное соединение и расчетная схема соответственно «шарнир-шарнир».

На прогон будут действовать нагрузки от веса профлиста, собственного веса прогона и снеговой нагрузки.

На рисунке показана грузовая площадь рассчитываемого прогона.

Для того, чтобы нагрузку на квадратный метр перевести в линейную, нам надо будет умножить ее на ширину грузовой площади.
линейная нормативная нагрузка от профлиста = 5,4 кг/м2 * 1,003 м = 5,42 кг/м

Для получения расчетной нагрузки – умножим нормативную на коэффициент безопасности по нагрузке (для металлических конструкций он равен 1,05).
линейная расчетная нагрузка от профлиста = 5,42 кг/м * 1,05 = 5,69 кг/м

Дальше таким же способом находим расчетную линейную нагрузку от снега (коэффициент надежности по снеговой нагрузке 1,4):

Итоговое значение линейной нагрузки будет следующее:

Затем рассчитываем прогон на прочность, подбирая то или иное сечение с небольшим запасом (в онлайн расчет уже входит нагрузка от собственного веса конструкции).

В итоге расчета на прочность у нас получился швеллер № 5П по ГОСТ 8240-89.

Теперь рассчитаем данный прогон на прогиб. Заглянув в СП 20.13330.2016 “Нагрузки и воздействия”, видим, что максимальный прогиб для нашего 3-ех метрового прогона рассчитывается как l/150=3000/150=20 мм.

Значит делаем вывод – прогон из 5 швеллера устраивает нас как по прочности, так и по прогибу.

Балку будем рассчитывать ту, которая лежит на оси 2, потому что грузовая площадь, а, следовательно, и нагрузка у нее будет самая большая.

Опираться балка будет на накладку на конце стойки. Накладка приварена к стойке, а балка будет приварена к накладке. Значит опирание опять шарнирное и расчетная схема «шарнир-шарнир».

Нагрузки, которые будут действовать на балку:
– снеговая нагрузка = 50 кг/м2 * 3 м * 1.4 = 210 кг/м
– нагрузка от профлиста = 5,4 кг/м2 * 3 м * 1,05 = 17,01 кг/м
– нагрузка от веса прогонов (12 метров прогонов попадают в грузовую площадь, масса одного метра 8,59 кг) = 12 м * 8,59 кг/м * 1,05 = 108,23кг.

Запишем эту нагрузку как линейно распределенную на 3 метра: 108,23 кг / 3 м = 36,08 кг/м.
– нагрузка от собственного веса балки (учитывается в онлайн расчете)

Итоговая нагрузка на балку будет:

Далее опять по нашему онлайн расчету на прочность подбираем сечение:

По расчету видим, что данная балка по прочности проходит с хорошим запасом. Теперь рассчитаем ее на прогиб (максимально допустимый прогиб для балки равной 3м опять же выходит 3000/150=20 мм).

Исходя из двух расчетов видно, что балка 10Б1 проходит с хорошим запасом. В целом сечение можно уменьшить, но в качестве примера оставим эту балку

Получился двутавр №10Б1 по СТО АСЧМ 20-93.

Со всех стоек рассчитывать мы будем самую неблагоприятную (самая высокая и самая нагруженная). Это будет стойка 2-Б. Ее высота составит 2700 мм, а грузовая площадь будет 3 м * 1,5 м = 4,5 м2.

На данную грузовую площадь будут действовать сосредоточенные расчетные нагрузки от:
– профлиста = 5,4 кг/м2 * 4,5 м2 * 1,05 = 25,52 кг
– массы прогонов = 6 м * 8,59 кг/м * 1,05 = 54,12 кг (6 метров прогонов попадают в грузовую площадь)
– массы балки (ее можно рассчитать в Расчете массы металла, учитывая тот факт, что в грузовую площадь попадает 1,5 метра балки) = 11,92 кг * 1,05 = 12,52 кг

Итоговая нагрузка на стойку будет следующей:

Переведем в килоньютоны: 419,4 кг * 10 Н/кг /1000 = 4,194 кН.

Снизу стойка приварена к пластине, которая на 4 анкерах крепится к бетону, поэтому соединение будет шарнирное, и сверху, как мы уже выяснили, тоже шарнирное соединение с балкой. Значит, расчетная схема будет «шарнир-шарнир».

Далее на нашем Онлайн расчете стойки рассчитаем сечение стойки из профильной трубы, к примеру, 40х1.5:

Как видно на рисунке, принята профильная труба сечение 50х50 и толщиной стенки 2 мм.

Даже если наш каркас не будет обшиваться со всех сторон, а, следовательно, и не будет существенных ветровых нагрузок, то мы все равно должны позаботиться о пространственной жесткости навеса.

Для этого в обоих направлениях расставим связи из профильной трубы (такой же, как применялась для стоек). По осям А и Б будет крестовая связь, а по осям 1, 2 и 3 поставим горизонтальную связь, для нормального проезда автомобиля.

Если вам понравилась эта статья – пишите комментарии, делитесь ей с друзьями и мы обязательно напишем еще!

Как правильно рассчитать фермы для навесов: чертеж и правила сборки

Навесы относят к категории наиболее простых сооружений, которые возводят на загородном или дачном участке. Их используют под самые разные цели: в качестве стоянки автомобилей, участка для складирования и множества других вариантов.


Конструктивно навес крайне прост. Это

    каркас, основным элементом которого являются фермы для навесов, отвечающие за стабильность и прочность конструкции; покрытие. Его выполняют из шифера, поликарбоната, стекла или профлиста; доборные элементы. Как правило, это элементы украшения, которые располагают внутри сооружения.

Конструкция довольно проста, к тому же весит она немного, поэтому ее можно собрать своими руками сразу на участке.

Однако чтобы получить практичный правильный навес, прежде всего нужно обеспечить его прочность и долгую эксплуатацию. Для этого следует знать, как рассчитать ферму для навеса, изготовить самостоятельно и сварить или купить готовые.

Металлические фермы для навесов ↑

Эта конструкция состоит из двух поясов. Верхний пояс и нижний соединены через раскосы и вертикальные стойки. Она способна противостоять существенным нагрузкам. Одно такое изделие, весящее от 50–100 кг может заменить балки из металла большие по весу в три раза. При правильном расчете металлическая ферма в отличие от балок , швеллеров или деревянного бруса не деформируется и не прогибается при воздействии нагрузок.

Металлический каркас одновременно испытывает несколько нагрузок, поэтому так важно знать, как рассчитать металлическую ферму, чтобы точно найти точки равновесия. Только так конструкция сможет противостоять даже очень высоким воздействиям.

Как выбрать материал и правильно варить их ↑

Создание и самостоятельная установка навесов возможны при небольших габаритах сооружения. Фермы для навесов в зависимости от конфигурации поясов могут быть изготовлены из профилей или стальных уголков. Для относительно небольших конструкций рекомендуется выбирать профильные трубы.

Подобное решение имеет ряд преимуществ:

    Несущая способность профильной трубы напрямую связана с ее толщиной. Чаще всего для сборки каркаса используют материал с квадратом 30-50х30-50 мм в сечении, а для сооружений небольшого размера подойдут трубы и меньшего сечения. Для металлических труб характерна большая прочность и это при этом, что они весят намного меньше, чем цельный брусок из металла. Трубы сгибаются – качество необходимое при создании криволинейных конструкций, например, арочных или купольных. Цена фермы для навесов относительно небольшая, поэтому купить их не составит особого труда.
    На такой металлический каркас можно удобно и достаточно просто уложить практически любую обрешетку и кровлю.

Способы соединения профилей ↑

Как можно сварить навес

Среди главных достоинств профильных труб следует отметить безфасоночное соединение. Благодаря такой технологии, ферма для пролетов, не превышающих 30 метров, получается конструктивно простой и обходится относительно недорого. Если ее верхний пояс достаточно жесткий, то кровельный материал можно опереть непосредственно на него.

Безфасоночное сварное соединение обладает рядом достоинств:

    существенно снижается масса изделия. Для сравнения отметим, что клепанные конструкции весят на 20%, а болтовые – на 25 % больше. снижает трудозатраты и расходы на изготовление. стоимость сварки небольшая. Более того, процесс можно автоматизировать, если использовать аппараты, которые позволяют бесперебойно подавать сварную проволоку. полученный шов и присоединяемые детали получаются одинаково прочными.

Из минусов следует отметить необходимость наличия опыта проведения сварочных работ.

Крепление на болты

Болтовым соединением профильных труб пользуются не так уж редко. Преимущественно его используют для разборных конструкций.

К основным преимуществам такого вида соединения относят:

    Простую сборку; Отсутствие необходимости в дополнительном оборудовании; Возможный демонтаж.
    Увеличивается вес изделия. Потребуются дополнительные крепежные детали. Болтовые соединения менее прочные и надежные, нежели сварные.

Как рассчитать металлическую ферму для навеса из профильной трубы ↑

Возводимые сооружения должны быть достаточно жесткими и прочными, чтобы противостоять различным нагрузкам, поэтому перед их монтажом необходимо выполнить расчет фермы из профильной трубы для навеса и составить чертеж.

При расчете, как правило, прибегают к помощи специализированных программ с учетом требований СниП («Нагрузки, воздействия», «Стальные конструкции»). Можно рассчитать металлическую ферму онлайн, пользуясь калькулятором расчета навеса из металлопрофиля. При наличии соответствующих инженерных знаний расчет можно провести и собственноручно.

Проектные работы выполняют на основе следующих исходных:

    Чертеж. От типа крыши: одно- или двускатная, шатровая или арочная, зависит, конфигурация поясов каркаса. Самым простым решением можно считать односкатную ферму из трубы профильной. Размеры конструкции. Чем с большим шагом будут установлены фермы, тем нагрузка, которой они смогут противостоять, будет больше. Важен также угол наклона: чем он больше, тем легче будет сходить снег с кровли. Для расчета понадобятся данные об экстремальных точках ската и их удаленности друг от друга. Размеры элементов кровельного материала. Они играют решающую роль в определении шага ферм для навеса, скажем, из поликарбоната . Кстати, это самое популярное покрытие для сооружений, устраиваемых на собственных участках. Панели сотового поликарбоната с легкостью сгибаются, поэтому они подходят для устройства криволинейных покрытий, к примеру, арочных. Все что при этом важно, так это только то, как правильно рассчитать навес из поликарбоната.
Читайте также:  Сайдинг под бревно и брус – технологичная обшивка под дерево

Расчет металлической фермы из профильной трубы для навеса выполняют в определенной последовательности:

    определяют величину пролета, соответствующую техзаданию; чтобы вычислить высоту конструкции, по представленному чертежу подставляют размеры пролета; производят задание уклона. Соответственно оптимальной форме кровли сооружения определяют контуры поясов.

Как сделать ферму из поликарбоната ↑

Первым этапом изготовления своими руками ферм из профильной трубы для навеса является составление детального плана, на котором должны быть указаны точные размеры каждого элемента. Кроме этого желательно подготовить дополнительный чертеж конструктивно сложных деталей.

Как видите, до того, как самому изготовить фермы, необходимо хорошо подготовиться. Отметим еще раз, что в то время как при выборе формы изделия руководствуются эстетическими соображениями, то для определения конструктивного типа и количества составляющих элементов требуется расчетный путь. При проверке на прочность металлической конструкции обязательно нужно учесть также данные об атмосферных нагрузках в данном регионе.

Дуга считается предельно упрощенной вариацией фермы. Это – одна профилированная труба, имеющая круглое либо квадратное сечение.

Очевидно, что это не только самое простое решение, оно и обходится дешевле. Тем не менее дуги для навеса из поликарбоната имеют определенные недостатки. В частности это касается их надежности.

арочные навесы фото

Проанализируем, каким образом распределяется нагрузка в каждом из этих вариантов. Конструкция фермы обеспечивает равномерное распределение нагрузки, то есть сила, воздействующая на опоры, будет направлена, можно сказать, строго вниз. Это значит, что опорные столбы отлично противостоят усилиям на сжатие, то есть могут выдержать дополнительное давление снежного покрова.

Дуги такой жесткостью не обладают и не способны распределять нагрузку. Чтобы компенсировать такого рода воздействие, они начинают разгибаться. В результате возникает сила, возложенная на опоры в верхней части. Если учесть, что она приложена к центру и направлена горизонтально, то малейшая ошибка в расчете основания столбов, по меньшей мере, вызовет их необратимую деформацию.

Пример расчета металлической фермы из профильной трубы ↑

Расчет такого изделия предполагает:

    определение точной высоты (Н) и длины (L) металлической конструкции. Последняя величина в точности должна соответствовать длине пролета, то есть расстоянию, перекрывающему конструкцию. Что же касается высоты, то она зависит от спроектированного угла и особенностей контура.

В треугольных металлоконструкциях высота составляет 1/5 или ¼ часть длины, для остальных типов с прямолинейными поясами, к примеру, параллельными или полигональными – 1/8 часть.

    Угол раскосов решетки колеблется в пределах 35–50°. В среднем он составляет 45°. Важно определить оптимальное расстояние от одного узла до другого. Обычно искомый промежуток совпадает с шириной панели. Для конструкций, длина пролета в которых больше 30 м, необходимо дополнительно рассчитать строительный подъем. В процессе решения задачи можно получить точную нагрузку на металлоконструкцию и подобрать правильные параметры профильных труб.

В качестве примера рассмотрим расчет ферм стандартного односкатного сооружения 4х6 м.

В конструкции используется профиль 3 на 3 см, стенки которого имеют толщину в 1,2 мм.

Нижний пояс изделия имеет длину 3,1 м, а верхний – 3,90 м. Между ними устанавливают вертикальные стойки, выполненные из такой же профильной трубы. Самая большая из них имеет высоту 0,60 м. Остальные вырезают по степени убывания. Можно ограничиться тремя стойками, расположив их от начала высокого ската.

Участки, которые образуются при этом, усиливают, установив раскосые перемычки. Последние изготовлены из более тонкого профиля. К примеру, для этих целей подойдет труба сечением 20 на 20 мм. В месте схождения поясов стойки не нужны. На одном изделии можно ограничиться семью раскосами.

На 6 м длины навеса используют пять подобных конструкций. Их укладывают с шагом в 1,5 м, соединяя дополнительными перемычками поперечного расположения, выполненными из профиля сечением 20 на 20 мм. Их фиксируют к верхнему поясу, расположим с шагом 0,5 м. Панели поликарбоната крепят непосредственно к этим перемычкам.

Расчет арочной фермы ↑

Изготовление арочных ферм также требует точных расчетов. Это связано с тем, что возложенная на них нагрузка распределится равномерно, только если созданные дугообразные элементы будут иметь идеальную геометрию, то есть правильную форму.

Рассмотрим подробнее, как создать арочный каркас для навеса с пролетом в 6 м (L). Расстояние между арками примем в 1,05 м. При высоте изделия в 1,5 метра архитектурная конструкция будет смотреться эстетично и сможет противостоять высоким нагрузкам.

При расчете длины профиля (mн) в нижнем поясе пользуются следующей формулой длины сектора: π •R•α:180, где значения параметров для данного примера в соответствии с чертежом равны соответственно: R= 410 см, α÷160°.

После подстановки имеем:

3,14•410•160:180 = 758 (см).

Узлы конструкции следует расположить на нижнем поясе на расстоянии 0,55 м (с округлением) друг от друга. Положение крайних рассчитывают индивидуально.

В случаях когда длина пролета меньше 6 м, сваривание сложных металлоконструкций часто заменяют на одинарную либо двойную балку, согнув металлический профиль под заданным радиусом. Хотя при этом необходимости в расчете арочного каркаса нет, однако правильный подбор профилированной трубы по-прежнему остается актуальным. Ведь от ее сечения зависит прочность готовой конструкции.

Расчет арочной фермы из профильной трубы онлайн ↑

Как рассчитать длину дуги для навеса под поликарбонат ↑

Длину дуги арки можно определить по формуле Гюйгенса. На дуге отмечают середину, обозначив ее точкой М, которая находится на перпендикуляре СМ, проведенном к хорде АВ, через ее середину С. Затем нужно измерить хорды АВ и АМ.

Длина дуги определяется по формуле Гюйгенса: p = 2l x 1/3 x (2l – L), где l – хорда АМ, L – хорда АВ)

Относительная погрешность формулы равна 0,5%, если дуга АВ содержит 60 град, а при уменьшении угловой меры погрешность значительно падает. Для дуги в 45 град. она составляет всего 0,02%.


3D Расчет навеса

Инструкция для онлайн калькулятора расчета односкатного навеса

Чтобы рассчитать козырек над входом (арочный навес) или плоский навес, необходимые размеры укажите в миллиметрах:

X – ширина козырька – это расстояние между его крайними точками по фасаду. Для защиты от осадков ширину козырька необходимо выбирать немного больше размера входной двери. Если есть возможность, следует делать козырек на всю ширину крыльца с запасом по 500 мм с каждой стороны. Однако следует помнить, чем больше поверхность навеса, тем больше зимой на ней будет снега, а значит, конструкция должна быть надежной. Выбирая ширину козырька необходимо учитывать СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».

Y – высота козырька (имеется ввиду значение высоты сегмента полукруглого козырька, а не уровень установки относительно порога дома), чем больше этот параметр, тем больше расход материала для накрытия.

Z – длина козырька – расстояние от фасада может быть разным, в зависимости от Ваших пожеланий и архитектуры дома. Минимальное значение длины для защиты от осадков составляет 700 мм. Можно ориентироваться на размеры крыльца с небольшим запасом. Обратите внимание, если длина навеса превышает 2000 мм, то под свободный край необходимо ставить дополнительные опоры.

Отметив пункт «Черно-белый чертеж» Вы получите чертеж, приближенный к требованиям ГОСТ и сможете его распечатать, не расходуя зря цветную краску или тонер.

Результаты расчета и их использование:

Ширина материала козырька – позволяет определить ширину необходимого покровного материала для накрытия полукруглого козырька или навеса. С помощью функции расчета этого параметра можно подобрать оптимальные размеры козырька для максимального использования материала заводских размеров. Зная площадь козырька, Вы сможете приобрести ровно столько материала для накрытия конструкции сколько нужно и не переплачивать за излишки. Обратите внимание, что калькулятор подсчитывает параметры только кровельного материала для козырька и не рассчитывает чего и сколько нужно для изготовления каркаса и его крепления (металлопрофиль, доска, бетон, метизы).

X – ширина козырька – это расстояние между его крайними точками по фасаду. Для защиты от осадков ширину козырька необходимо выбирать немного больше размера входной двери. Если есть возможность, следует делать козырек на всю ширину крыльца с запасом по 500 мм с каждой стороны. Однако следует помнить, чем больше поверхность навеса, тем больше зимой на ней будет снега, а значит, конструкция должна быть надежной. Выбирая ширину козырька необходимо учитывать СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».

Y – высота козырька (имеется ввиду значение высоты сегмента полукруглого козырька, а не уровень установки относительно порога дома), чем больше этот параметр, тем больше расход материала для накрытия.

Z – длина козырька – расстояние от фасада может быть разным, в зависимости от Ваших пожеланий и архитектуры дома. Минимальное значение длины для защиты от осадков составляет 700 мм. Можно ориентироваться на размеры крыльца с небольшим запасом. Обратите внимание, если длина навеса превышает 2000 мм, то под свободный край необходимо ставить дополнительные опоры.

Отметив пункт «Черно-белый чертеж» Вы получите чертеж, приближенный к требованиям ГОСТ и сможете его распечатать, не расходуя зря цветную краску или тонер.

Нажмите «Рассчитать», чтобы получить расчеты и чертежи навеса.

Результаты расчета и их использование:

Ширина материала козырька – позволяет определить ширину необходимого покровного материала для накрытия полукруглого козырька или навеса. С помощью функции расчета этого параметра можно подобрать оптимальные размеры козырька для максимального использования материала заводских размеров. Рассчитав площадь козырька, Вы сможете приобрести ровно столько материала для арки навеса, сколько нужно и не переплачивать за излишки. Обратите внимание, что калькулятор подсчитывает параметры только кровельного материала для дуги навеса и не рассчитывает чего и сколько нужно для изготовления каркаса и его крепления (металлопрофиль, доска, бетон, метизы). При желании можно указать высоту равную маленькому числу, что позволит рассчитать плоский навес.

Добавить комментарий