Навес из профильной трубы – это очень распространенная конструкция, которую можно встретить едва ли не в каждом дворе. Из профильных труб можно сделать как небольшой навес над крыльцом, так и большую крышу для автомобильной стоянки – и конструкция в любом случае будет достаточно крепкой, красивой и простой в обустройстве. В данной статье будет рассмотрен расчет навеса из профильной трубы и его монтаж.
Расчет и чертеж навеса
Грамотный расчет и создание хорошего чертежа подразумевают соблюдение ряда стандартов и требований, предъявляемых к конструкциям из профильных труб. Впрочем, маленькие односкатные навесы не нужно рассчитывать так уж точно – небольшой козырек из профильной трубы большим весом не отличается, поэтому никакой опасности такого рода конструкции не представляют. Крупногабаритные навесы для стоянок или бассейнов нужно обязательно рассчитать, чтобы избежать проблем.
Чертеж навеса из профтрубы всегда начинается с эскиза – простого наброска, на котором указан тип конструкции, ее основные особенности и примерные габариты. Чтобы точно определить размеры будущего навеса, стоит провести замеры на участке, где конструкция и будет располагаться. В том случае, если навес будет пристраиваться к дому, то необходимо также измерить стену, чтобы точно знать размеры профильной трубы для навеса.
Можно рассмотреть методику расчета на примере конструкции, расположенной на площадке 9х7 м, расположенной перед домом с размерами 9х6 м:
- Длина навеса вполне может равняться длине стены (9 м), а вылет конструкции на метр короче ширины площадки – т.е. 6 м;
- Нижний край вполне может иметь высоту 2,4 м, а высокий стоит поднять до 3,5-3,6 м;
- Угол наклона ската определяется в зависимости от разницы высот нижнего и верхнего краев (в данном примере получается около 12-13 градусов);
- Для расчета нагрузок на конструкцию нужно найти карты, отображающие уровень атмосферных осадков в данном регионе, и отталкиваться от них;
- Когда размер конструкции и предполагаемые нагрузки рассчитаны, остается составить подробный чертеж, подобрать материалы и приступить к сборке навеса.
Чертежи ферм из профильной трубы для навеса должны отображаться отдельно со всеми подробностями. Также стоит помнить, что минимальный уклон навеса составляет 6 градусов, а оптимальное значение – 8 градусов. Слишком малый наклон не позволит снегу сползать самостоятельно.
Закончив с чертежами, подбирается соответствующий материал и его количество. Расчет нужно проводить точный, а перед приобретением стоит добавить около 5% допуска – при работе очень часто происходят небольшие потери, да и брак встречается нередко. По подобным расчетам можно сделать и каркас гаража из профильной трубы , что достаточно востребовано.
Создание навеса из профильной трубы
Конструкция навеса особой сложностью не отличается. Если чертеж навеса и необходимые для его сборки материалы уже есть, то можно приступить непосредственно к обустройству конструкции.
Изготовление навеса из профильной трубы осуществляется по следующему алгоритму:
- Сначала размечается и подготавливается участок под навес. Нужно подобрать место для фундаментных ям и выкопать их, а потом засыпать дно всех ям щебнем. В ямах устанавливаются закладные элементы, после чего фундамент заливается цементным раствором.
- К нижним частям стоек навеса привариваются стальные детали квадратной формы, размер которых совпадает с габаритами закладных деталей, как и диаметр отверстий под болты. Когда раствор застынет, столбы для навеса из профильной трубы прикручиваются к закладным деталям.
- Следующий шаг – сборка каркаса. Профильная труба на этом этапе размечается и разрезается на необходимые куски, и только после этого может осуществляться изготовление ферм из профильной трубы для навеса. Сначала при помощи болтов крепятся боковые фермы, потом фронтальные перемычки, а последними при необходимости обустраиваются раскосные решетки. Собранный каркас устанавливается на стойки и фиксируется выбранным способом.
Перед монтажом кровли навес нужно покрасить или покрыть антикоррозионным составом, чтобы предотвратить возможное разрушение материала – во время сборки базовое покрытие повреждается, и металлические детали в результате теряют сопротивляемость коррозии. Кроме того, нужно понимать, что внешняя обработка не защищает конструкцию от разрушения изнутри, поэтому края труб необходимо закрыть заглушками.
Виды креплений элементов навеса и их размеры
Для сборки элементов навеса из профильной трубы могут использоваться разные способы:
- Одним из наиболее распространенных способов фиксации навесов из профтруб является болтовое соединение. Качество такого соединения достаточно высокое, при этом сложностью оно не отличается. Для работы потребуется дрель со сверлом по металлу, а также болты или саморезы, диаметр которых зависит от сечения трубы.
- Еще один способ, которым крепятся элементы навеса – сварное соединение. Сварочные работы требуют определенных навыков, да и оборудование потребуется более дорогое, чем для болтового соединения. Впрочем, результат того стоит – сварка обеспечивает высокую прочность конструкции без ее ослабления.
- Для фиксации небольших навесов из труб диаметром до 25 мм можно использовать систему краб, которая представляет собой специальные хомуты разной формы (детальнее: " "). Чаще всего при монтаже навесов применяются Т-образные и Х-образные хомуты, обеспечивающие соединение трех или четырех труб соответственно. Для стяжки хомутов требуются болты с соответствующими гайками, которые часто приходится докупать отдельно. Главный недостаток краб-систем – возможность сборки конструкции только под 90-градусным углом.
Выбор профильных труб для изготовления ферм
Подбирая трубы для обустройства крупногабаритного навеса из профильной трубы, необходимо изучить следующие стандарты:
- СНиП 01.07-85, в котором описана зависимость между степенью нагрузок и весом составляющих элементов конструкции;
- СНиП П-23-81, описывающий методику работы со стальными деталями.
Можно рассмотреть обустройство конструкции на примере пристенного навеса размерами 4,7х9 м, опирающийся на наружные стойки спереди, а сзади прикрепленный к зданию. Подбирая угол наклона, лучше всего остановиться на 8-градусном показателе. Изучив стандарты, можно узнать уровень снеговой нагрузки в регионе. В данном примере односкатная крыша из профильной трубы будет подвергаться нагрузке, составляющей 84 кг/м2.
Одна 2,2-метровая стойка из профильной трубы имеет вес около 150 кг, а степень нагрузки на нее получается около 1,1 тонны. Учитывая степень нагрузки, придется подбирать прочные трубы – стандартная круглая профильная труба с 3-мм стенками и диаметром 43 мм здесь не подойдет. Минимальные размеры круглой трубы должны составлять 50 мм (диаметр) и 4 мм (толщина стенки). Если в качестве материала используется труба диаметром 45 мм и толщиной стенки 4 мм. Используя такой материал, может быть сделана и калитка из профильной трубы своими руками , которая будет достаточно надежной и долговечной.
Выбирая фермы, стоит остановиться на конструкции из двух параллельных контуров с раскосной решеткой. Для фермы высотой 40 см можно использовать профильную трубу квадратного сечения с диаметром 35 мм и толщиной стенки 4 мм (прочитайте также: " "). На изготовление раскосных решеток хорошо пойдут трубы диаметром 25 мм и толщиной стенки 3 мм.
Заключение
Собрать навес из профтрубы своими руками не так уж сложно. Для успешной работы необходимо грамотно спроектировать будущую конструкцию и ответственно подойти к каждому этапу реализации проекта – и тогда в результате получится надежная конструкция, способная простоять долгие годы.
-
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 , швеллеров или 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 заметку
Металлический каркас прослужит значительно дольше, если защитить его от коррозии: обработать грунтовкой и покрасить.
- 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.
Но при этом:
- 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.
На заметку
Если известны главные параметры конструкции, можно поискать подходящий готовый проект, среди выложенных в интернете.
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, . Кстати, это самое популярное покрытие для сооружений, устраиваемых на собственных участках. с легкостью сгибаются, поэтому они подходят для устройства криволинейных покрытий, к примеру, арочных. Все что при этом важно, так это только то, как правильнорассчитать навес из поликарбоната.
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.
На заметку
Максимально возможный шаг ферм для навеса при использовании профильной трубы равен 175 см.
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%.
Предтечей строительства стационарного навеса являются расчеты. Расчет навеса необходим для того, чтобы конструкция была надежной, выдерживала собственный вес, а также нагрузки, создаваемыми ветром и снегом. В рамках данной публикации мы поговорим лишь о чертеже и расчетах различных частей конструкции на примере автомобильного навеса из поликарбоната. Весь пакет проектной документации куда больше и ему будет посвящена отдельная статья.
О чем нужно помнить, готовя проект?
Перед тем как изготовить чертеж навеса из поликарбоната, необходимо определиться с общей проектной и дизайнерской концепцией, а именно как будет выглядеть конструкция, какую она будет иметь форму, для чего будет предназначена. Далее нужно нарисовать эскиз сооружения, где указать общие размеры навеса из поликарбоната (длину, ширину и другие параметры) и его основных элементов. На следующем этапе можно готовить чертеж навеса для автомобиля из поликарбоната, при этом необходимо помнить.
К сведению! Готовя чертеж сооружения необходимо найти и приложить к нему технические данные об используемых материалах.
Рассчитываем ферму арочного типа
Мы имеем эскиз большого автомобильного навеса из металла, рассчитанного на 2 машины с крышей арочного типа (дуга) покрытой листами сотового поликарбоната. Ширина навеса от опоры до опоры составляет 5,8 метра, ширина арочной фермы (дуги) должна составлять 6 м. Давайте рассчитаем сечение профиля, который будет использоваться при изготовлении арочного перекрытия.
ɒ пр =(ɒ 2 +4t 2) 0,5 ≥R/2, расшифруем данную формулу:
- ɒ — нормативное напряжение;
- R – крепость железа С235, около 2440 кгс/см 2 ;
- t – напряжение по касательной.
Теперь последовательно подбирая показатели, мы можем вычислить профиль подходящего сечения, чтобы он мог выдержать искомые нагрузки. Берем квадратную профильную трубу 30х30х3,5 мм с сечением 35 мм 2 с моментом инерции 3.98 см 4 , коэффициентом сопряжения нагрузки 0,5, предполагаемая нагрузка на замковую часть арки 914,82 кгс.
Все необходимые данные для вычисления собраны, формула есть, теперь остается подставить данные в формулу и получить расчет нагрузки на арочную ферму (дуга) автомобильного навеса из поликарбоната.
ɒ пр =((914,82/3,5) 2 +4(919,1*1,854/((0,35+0,35)3,98) 2)0,5 =1250,96 кг/см 2 .
Что это значит? А это значит, что если мы сварим или скрутим шестиметровую арку из профиля 30х30х3,5 мм, она вполне выдержит собственный вес и вес кровельного материала, то есть сотового поликарбоната. Даже имеется приличный запас.
Рассчитываем опорную часть конструкции
Далее необходимо рассчитать какими будут опоры у автомобильного навеса из поликарбоната. Существует специальная методика, по которой принято рассчитывать стальные колонны, без нее адекватный расчет навеса невозможен. Применим формулу:
F=N/ϕR у. Расшифруем формулу:
- F – сечение квадратной трубы, которую можно использовать в качестве опоры;
- ϕ — коэффициент, определяющий продольный изгиб;
- R у – значение сопротивления материала.
Для того чтобы произвести расчеты, придется найти данные о сопротивлении материалов. В нашем случае сопротивление стальных квадратных труб 70х70, 80х80, 100х100 мм, найденные значения нужно будет сравнить с результатами вычислений и сделать выводы. Производим расчеты:
F=3000/(0,599*2050)
В результате получаем значение 2,44 см 2 , которое необходимо округлить в большую сторону. В итоге, значение на которое нам следует опираться при поиске подходящего профиля 2,5 см 2 . Этим показателям соответствует квадратная стальная труба 70х70х2 мм, даже имеется небольшой запас.
Нагрузки на крышу от снега и ветра
Ответить на вопрос, как рассчитать навес для авто можно только если произвести расчет несущих конструкций сооружения и нагрузки на крышу от снега и ветра. С расчетом несущих конструкций мы в общих чертах разобрались. Теперь нужно решить проблему с нагрузками от ветра и снега.
Чтобы получить необходимые для вычисления данные, нужно обратиться к показателям средней нагрузки от ветра и снега в вашем регионе. Найти такие сведения можно в соответствующем СНиПе.
Для примера возьмем значение ветровой нагрузки 23кг/м 2 . Но в нашем случае данная величина не подойдет потому что 23кг/м 2 определена для зданий и сооружений у которых есть стены. У автомобильного навеса есть опоры, дуги, перемычки, прогон и кровля, поэтому давление будет оказываться лишь на них. Определяем среднее ветровое воздействие на навес получаем 0,34 при высоте опор свыше трех метров значение от 0,34 до 0,75 кг/м 2 . Вычисляем максимальную нагрузку создаваемую ветром на всю конструкцию: дуги, опоры, прогон, кровлю.
W m =23*0,75*0,34. В результате получаем значение равное 5,9. Теперь вычислим нагрузку создаваемую снежным покровом. Эти нагрузки в разных регионах страны отличаются, причем отличаются значительно. В горных районах такая нагрузка может составлять более 600 кг/м 2 , но мы в качестве примера возьмем более скромный показатель 180 кг/м 2 (Московская область).
Чтобы вычислить максимальную нагрузку на навес нужно 180 умножить на значение коэффициента перехода, которое еще предстоит получить. На рисунке ниже представлен расчет нагрузки снега на навес.
Максимальную нагрузку снега на навес вычислили. Теперь нам остается узнать показатель инерции для выбранного нами кровельного материала. Такие данные в обычном коммерческом описании материала не возьмешь, но в техническом описании это есть. Например, у сотового поликарбоната толщиной 12 мм, инерция 3,41 см 4 . Найдите материал с расчетным значением или больше такового и можете смело пускать его на кровлю автомобильного навеса. Подробнее о том из чего можно сделать кровлю для навеса вы можете прочитать в статье .
В заключение, отметим, конструкции навесов для автомобилей не так уж сложны, тем не менее, вольно к строительству подобных сооружений относиться нельзя. Вначале общее устройство навеса нужно нарисовать на эскизе, указав длину элементов конструкции, их диаметр и другие простые параметры. После этого можно приступать к расчетам и изготовлению чертежа. В процессе работы придется рассчитать параметры арочной фермы (дуги) и многое другое. Если вы чувствуете, что данная работа вам не по силам обратитесь к специалисту. Удачи!
Навес является простой архитектурной конструкцией, которая применяется в самых различных целях. В большинстве случаев его изготавливают при отсутствии гаража с накрытием на даче или для того, чтобы защитить площадку для отдыха от сильных лучей солнца. Для обеспечения надежности и прочности подобной постройки небольших размеров понадобится произвести расчет навеса. В конечном итоге можно будет получить данные, которые смогут показать, какие фермы будут использоваться и как их нужно будет варить.
Схему закрепления профильных труб можно увидеть на рис. 1.
На рисунке 1 изображена схема закрепления труб
Как рассчитать фермы для навеса своими руками?
Для того чтобы произвести расчет подобной конструкции для навеса, понадобится подготовить:
- Калькулятор и специальное программное обеспечение;
- СНиП 2.01.07-85 и СНиП П-23-81.
При проведении расчетов надо будет выполнить следующие действия:
- Прежде всего понадобится выбрать схему фермы. Для этого определяются будущие контуры. Очертания нужно выбирать исходя из основных функций навеса, материала и других параметров;
- После этого надо будет определить габариты изготавливаемой конструкции. Высота будет зависеть от типа кровли и используемого материала, веса и других параметров;
- Если размеры пролета превышают 36 м, понадобится произвести расчет для строительного подъема. В данном случае имеется ввиду обратный погашаемый изгиб от нагрузок на ферму;
- Необходимо определить размеры панелей сооружения, которые должны соответствовать расстояниям между отдельными элементами, которые обеспечивают передачу нагрузок;
- На следующем этапе определяется расстояние между узлами, которое чаще всего равняется ширине панели.
При произведении расчетов следуйте таким советам:
- Понадобится все значения высчитать в точности. Следует знать, что даже малейший недочет приведет к ошибкам в процессе произведения всех работ по изготовлению конструкции. Если нет уверенности в собственных силах, то рекомендуется сразу же обратиться к профессионалам, которые имеют опыт в проведении подобных расчетов;
- Для облегчения работы можно использовать готовые проекты, в которые останется лишь подставить имеющиеся значения.
На этом фото изображено металлическое укрытие В процессе выполнения расчета фермы следует помнить, что в случае ее увеличивающейся высоты будет увеличиваться и несущая способность. В зимнее время года снег на подобном навесе практически не будет накапливаться. Для того чтобы увеличить прочность конструкции, следует установить несколько прочных ребер жесткости.
Для сооружения фермы лучше всего использовать трубу из железа, которая имеет небольшой вес, высокую прочность и жесткость. В процессе определения размеров для подобного элемента понадобится учитывать следующие данные:
- Для конструкций небольших размеров, ширина которых составляет до 4,5 м, понадобится использовать трубу из металла 40х20х2 мм;
- Для конструкций, ширина которых составляет менее 5,5 м, нужно использовать трубу с размерами 40х40х2 мм;
- Если ширина фермы составит более 5,5 м, лучше всего применить трубу 60х30х2 мм или 40х40х3 мм.
В процессе планирования шага ферм следует учитывать, что максимально возможное расстояние между трубами навеса составляет 1,7 м. Только в таком случае можно будет сберечь надежность и прочность конструкции.
Пример расчета ферм для навеса
- В качестве примера будет рассмотрен навес шириной 9 м уклоном в 8°. Пролет сооружения составляет 4,7 м. Нагрузки снега для региона находятся на уровне 84 кг/м²;
- Вес фермы составляет приблизительно 150 кг (следует взять маленький запас на прочность). Вертикальная нагрузка составляет 1,1 т на стойку с высотой 2,2 м;
- Одним концом ферма будет опираться на стенку постройки из кирпича, а вторым - на колонну для опоры навеса с помощью анкерных болтов. Для изготовления фермы используется квадратная труба 45х4 мм. Следует заметить, что с подобным приспособлением достаточно удобно работать;
- Лучше всего изготавливать фермы с параллельными поясами. Высота каждого из элементов составляет 40 см. Для раскосов используется труба сечением 25х3 мм. Для нижнего и верхнего пояса применяется труба 35х4 мм. Козырьки и другие элементы нужно будет сварить друг с другом, потому толщина стенки будет 4 мм.
В конечном итоге можно будет получить следующие данные:
- Расчетное сопротивление для стали: Ry = 2,45 T/см²;
- Коэффициент надежности - 1;
- Пролет для фермы - 4,7 м;
- Высота фермы - 0,4 м;
- Число панелей для верхнего пояса конструкции - 7;
- Углы нужно будет варить через один.
Все нужные данные для расчетов можно будет найти в специальных справочниках. Однако профессионалы рекомендуют производить расчеты подобного типа с помощью использования программного обеспечения. Если будет допущена ошибка, то изготавливаемые фермы сложатся под воздействием нагрузок снега и ветра.
Как рассчитать ферму для навеса из поликарбоната?
Навес является сложной конструкцией, поэтому перед приобретением определенного количества материала понадобится смета. Каркас для опоры должен иметь возможность выдерживать любые нагрузки.
Для того чтобы произвести профессиональный расчет конструкции из поликарбоната, рекомендуется обратиться за помощью к инженеру с опытом подобной работы. Если навес являет собой отдельную конструкцию, а не пристройку к частному дому, то расчеты усложнятся.
Уличная кровля состоит из столбиков, лаг, ферм и покрытия. Именно эти элементы и нужно будет рассчитывать.
Если планируется изготовить навес из поликарбоната арочного типа, то не получится обойтись без использования ферм. Фермы являются приспособлениями, которые связывают лаги и опорные столбики. От подобных элементов будут зависеть размеры навеса.
Навесы из поликарбоната, в качестве основы которых применяются металлические фермы, изготавливать достаточно сложно. Правильный каркас сможет распределять нагрузку по опорным столбикам и лагам, при этом конструкция навеса не будет разрушаться.
Для монтажа поликарбоната лучше всего использовать профильные трубы. Основной расчет фермы - учет материала и уклона. К примеру, для односкатной навесной конструкции с маленьким уклоном применяется неправильная форма фермы. Если конструкция имеет маленький угол, то можно использовать металлические фермы в форме трапеции. Чем больше радиус структуры арки, тем меньше существует возможностей задержки снега на кровле. В данном случае несущая способность фермы будет большой (рис. 2).
На рисунке 2 изображен будущий навес покрытый поликарбонатом Если используется простая ферма домиком размерами 6х8 м, то расчеты будут такими:
- Шаг между столбиками для опоры - 3 м;
- Количество металлических столбиков - 8 шт;
- Высота ферм под стропами - 0,6 м;
- Для устройства обрешетки крыши понадобится 12 профильных труб с размерами 40х20х0,2 см.
В некоторых случаях можно сэкономить путем уменьшения количества материала. К примеру, вместо 8-ми стоек можно установить 6. Можно также сократить обрешетку каркаса. Однако не рекомендуется допускать потерю жесткости, так как это может привести к разрушению сооружения.
Подробный расчет фермы и дуги для навеса
В данном случае будет производиться расчет навеса, фермы которого устанавливаются с шагом 1 м. Нагрузка на подобные элементы от обрешетки передается исключительно в узлах фермы. В качестве материала для кровли используется профнастил. Высота фермы и дуги может быть любой. Если это навес, который примыкает к основной постройке, то главным ограничителем является форма кровли. В большинстве случаев сделать высоты фермы больше 1 м не получится. С учетом того, что понадобится делать ригеля между колоннами, максимальная высота составит 0,8 м.
Схему навеса по фермам можно увидеть на рис. 3. Голубым цветом обозначаются балки обрешетки, синим цветом - ферма, которую нужно будет рассчитывать. Фиолетовым цветом обозначаются балки или фермы, на которые будут опираться колонны.
В данном случае будет использоваться 6 ферм треугольной формы. На крайние элементы нагрузка будет в несколько раз меньше, чем на остальные. В данном случае металлические фермы будут консольными, то есть их опоры располагаются не на концах ферм, а в узлах, которые изображены на рис. 3. Такая схема позволяет равномерно распределять нагрузки.
На рисунке 3 изображена схема укрытия по фермам Расчетная нагрузка составляет Q = 190 кг, при этом снеговая нагрузка равна 180 кг/м². Благодаря сечениям возможно произвести расчет усилий во всех стержнях конструкции, при этом нужно учитывать тот факт, что ферма и нагрузка на данный элемент является симметричной. Следовательно, понадобится рассчитывать не все фермы и дуги, а лишь некоторые из них. Для того чтобы свободно ориентироваться в большом количестве стержней в процессе расчета, стержни и узлы промаркированы.
Формулы, которые понадобится использовать при расчете
Понадобится определить усилия в нескольких стержнях фермы. Для этого следует использовать уравнение статического равновесия. В узлах элементов шарниры, потому значение моментов изгиба в узлах фермы равно 0. Сумма всех сил по отношению к оси x и y тоже равна 0.
Понадобится составить уравнение моментов по отношению к точке 3 (д):
М3 = -Ql/2 + N2-a*h = 0, где l - расстояние от точки 3 до точки приложения силы Q/2, которое составляет 1,5 м, а h - плечо действия силы N2-a.
Ферма имеет расчетную высоту 0,8 м и длину 10 м. В таком случае тангенс угла a составит tga = 0,8/5 = 0,16. Значение угла a = arctga = 9,09°. В конечном итоге h = lsina. Из этого следует уравнение:
N2-a = Ql/(2lsina) = 190/(2*0,158) = 601,32 кг.
Таким же образом можно определить значение N1-a. Для этого понадобится составить уравнение моментов по отношению к точке 2:
М2 = -Ql/2 + N1-a*h = 0;
N1-a = Q/(2tga) = 190/(2*0,16) = 593,77 кг.
Проверить правильность вычислений можно путем составления уравнения сил:
EQy = Q/2 - N2-asina = 0; Q/2 = 95 = 601,32 * 0,158 = 95 кг;
EQx = N2-acosa - N1-a = 0; N1-a = 593,77 = 601,32 * 0,987 = 593,77 кг.
Условия статистического равновесия выполнены. Любое из уравнений сил, которые использовались в процессе проверки, можно использовать для того, чтобы определить усилия в стержнях. Дальнейший расчет ферм производится таким же образом, уравнения не изменятся.
Стоит знать, что расчетную схему можно составить, так чтобы все продольные силы направлялись от поперечных сечений. В таком случае знак «-» перед показателем силы, который получен при расчетах, покажет, что подобный стержень будет работать на сжатие.
Для того чтобы определить усилие в стержне з-и, понадобится первым делом определить значение угла у: h = 3siny = 2,544 м.
Ферма для навеса своими руками рассчитывается несложно. Понадобится лишь знать основные формулы и уметь их использовать.
Чтобы разобраться, как рассчитать навес из поликарбоната, нужно четко представить себе конструкцию и составить план или чертеж постройки. По большому счету поликарбонатные панели – это всего лишь покрытие, определяющее общую площадь, но, помимо этого, еще есть стойки и стропильная система. Кроме того, в числе необходимых материалов будут соединительные, угловые и торцевые профили, крепежный материал и (возможно) освещение. Важно просчитать каждую деталь, чтобы получить прочное и долговечное строение.
Какие параметры учесть при расчете поликарбоната для навеса
Гнутая крыша на садовом участке
Обратите внимание, что по прочности поликарбонат намного превышает аналогичные характеристики стекла (в 200 раз), пластика и поливинилхлорида. Но не все панели можно гнуть, поэтому следует учитывать их структуру (листы с треугольными ячейками не гнут).
Выбор поликарбоната по толщине
Прежде всего, чтобы сделать расчет навеса из поликарбоната, нужно учитывать возможную механическую нагрузку (снег, ветер), от которой зависит толщина панелей. Для монолитных панелей толщина составляет 2, 3, 4, 5, 6. 8, 10 и 12 мм, их называют «антивандальными», так как листы сложно разбить механическим способом.
Разница в структуре ячеистого поликарбоната
Сотовая структура подразумевает не только толщину, но и конфигурацию ячейки:
- SX – это пятислойный 25-миллимнетровый лист с наклонными ребрами жесткости. Толщина также может быть 32 мм. Панели с треугольными ячейками не подходят для гнутых крыш;
- SW – лист тоже состоит из пяти слоев, только соты имеют вид прямоугольника (ребра расположены вертикально). Толщина составляет от 16 до 20 мм;
- 3X – лист имеет 3 слоя, толщина составляет 16 мм, а ребра жесткости регулируются по плотности:
- 3H – делают из 3-х слоев с прямоугольной структурой. Панель выпускают по 6, 8 и 10 мм;
- 2H – самый простой лист с квадратными ячейками. Листы делают по 4, 6, 8 и 10 мм.
Монолитный стандартный лист поликарбоната
Толщина поликарбоната сотовой структуры изменяется только по 2 мм. То есть, если самый тонкий ячеистый лист имеет 4 мм, а самый толстый 32 мм, то все промежуточные размеры будут кратными двум.
Размеры листового поликарбоната по периметру
Стандартный расчет навеса из поликарбоната монолитного типа делают по размерам 3050×2050 мм. При желании можно договориться с производителем об изменении периметра панели, но спецзаказ, как правило, стоит дороже.
Стандартный размер ячеистого поликарбоната
Стандарты для ячеистого поликарбоната варьируются по двум параметрам, это 210×600 см и 210×1200 см. Длинные листы удобно использовать для широких навесов, например, на коллективных автостоянках с гнутыми крышами, где стыки делаются только по боковым граням. Также по заказу на заводе нарезают от 1 м до 9 м, но это только для цветных панелей.
Существует также профилированный лист, где толщина не превышает 1,2 мм, но, благодаря волне, высота которой достигает 5 см, увеличивается прочность и легко осуществляется сток осадков. Стандартная ширина составляет 126 см, а длина – 224 см.
Профилированные (волнистые) листы поликарбоната
Расчет материалов по видам навесов и типам крыш
Чтобы сделать расчет навеса из профнастила, поликарбоната или любого другого материала, нужно учесть конфигурацию крыши и вид поддерживающего каркаса. Такие навесы делают трех видов – односкатные, двускатные и гнутые (овальные). Наиболее сложный – гнутый тип, но вся проблема заключается только в изготовлении, но не в эксплуатации.
Односкатные навесы с примыканием к дому
В тех случаях, когда одна сторона каркаса держится на стене дома, расчет навеса из прямоугольной трубы будет с минусом половины вертикальных опор. То есть, одна сторона обрешетки держится на стене здания. В любом случае на стыках листов должен быть профиль, следовательно, расстояние между ними выдерживают 126 см, 210 см или 205 см, но это не означает, что вся обрешетка состоит только из этих профилей.
Одна сторона прикреплена к стене дома
В любом случае ширина крыши должна соответствовать параметрам автомобиля и это не менее 3 м, чтобы оставался свободный проход. Но такая длина профиля вызовет его деформацию (прогиб), а этого следует избегать, следовательно, для навеса придется сделать стропильную систему.
При расчете навеса к дому понадобится 6 вертикальных опор – только с одной стороны, если же конструкция будет автономной, то стояков потребуется в два раза больше – 12 штук. Принцип здесь заключается в следующем – для каждой стропильной ноги следует устанавливать опоры с двух сторон, но если одна сторона крепится к зданию, то и стояки там не нужны.
Кроме того, по длине устанавливают балки, и для 6-метровой ширины их понадобится 6 штук – 2 по краям свесов, 2 по столбам и 2 в средине крыши. Если длина навеса составляет 10,5 м, то 10,5*6=63 м или 63/6=11 штук профилей. Торцы сотового поликарбоната глушат торцевым профилем.
Чертеж с размерами для односкатной постройки
Расчеты отдельно стоящего навеса
Чтобы рассчитать навес во дворе, следует учесть не только его ширину и длину, но и количество осадков, выпадающих зимой. Дело в том, что снег оказывает сильную механическую нагрузку и ее придется каким-то способом сдерживать. Наиболее оптимальным вариантом для придания жесткости каркасу является треугольник – это единственная геометрическая фигура, не предусматривающая люфта.
Для расчетов берут условную ширину крыши 6 м, длину 10,6 м и поликарбонат шириной 2100×600 мм. Стропила можно делать из трубного профиля 60×40 мм или из деревянной доски 100×50 мм. Конечно, металлический профиль лучше древесины и срок его эксплуатации практически не имеет ограничений в обозримом будущем.
Принцип стропильной конструкции
На чертеже вверху показана конструкция, где верхняя часть ската имеет 240 см, а стропильное устройство состоит из 11 треугольников – это самый оптимальный вариант. Учитывая тот факт, что металлические профили обычно имеют 6 м в длину, ширина получится немного меньше, но для каждой стропильной ноги потребуется 6 профилей с учетом вертикальных и наклонных перемычек. Всего понадобится 6 стропил и 5 листов поликарбоната.
Конечно, можно сэкономить на металле и сделать всего 2 треугольника, как это показано на верхней фотографии. В таком случае расчет каркаса навеса сократится как минимум на 2 профиля для каждой стропильной ноги, но если их 6 штук, то это уже 12 профилей. Впрочем, для среднего количества осадков этого вполне достаточно – рассчитать односкатный навес можно и в бюджетном режиме, экономя на металле.
Односкатная автономная конструкция
Двускатные навесы для автомобилей
Для двускатных крыш расчет металлического каркаса навеса очень похож на односкатные, то есть, жесткость создается теми же треугольниками. Такие навесы, как правило, делают для больших автостоянок, ширина которых превышает 6 м, то есть, там есть возможность для парковки нескольких автомобилей или автобусов.
Принцип установки поликарбоната не изменяется – на каждом стыке должен быть профиль и в данном случае это стропильные ноги. Количество треугольников напрямую влияет на жесткость конструкции – чем их больше, тем лучше. Наиболее оптимальный вариант заключается в следующем – каждый погонный метр разделяется вертикальным профилем, и эта фигура делится по диагонали на два треугольника.
Принцип монтажа двускатного навеса
Чтобы сделать расчет металлического навеса, нужно сразу определить размеры крыши, и для примера можно рассмотреть такой же вариант 10,6×6 м. Для покрытия здесь тоже потребуется 5 листов, но их придется резать пополам, соединяя в центре коньковым профилем. Количество металлических вертикальных опор в два раза больше количества стропил, если их 6 штук, то стояков потребуется 12.
Продольных балок здесь нужно больше – 7 штук – добавляется коньковая балка. Итого:
- 2 профиля по краям свесов;
- 2 по столбам;
- 2 между опорами и коньком;
- 1 – на конек.
Схема двускатной постройки
Если перевести продольные балки в штуки, то 10,5*7/6=12,25 или 13 шестиметровых профилей. Сечение для таких балок одинаковое со стропилами (обычно, это 60×40 мм), а вот для стояков используют трубу 80-100 мм или трубный профиль аналогичного сечения.
Преимущество для двускатной крыши заключается в том, что расчет металлоконструкций навеса получится более экономным. Две стропильные ноги с перемычкой уже представляют собой треугольник, который можно разделить на две части посредине. В результате подучатся две фигуры с горизонтальными (нижними) сторонами по 3 м.
Расчет материалов на изогнутый навес
Расчет навеса с изогнутой крышей своими силами сделать сложнее, так как здесь многое зависит от ее выпуклости, то есть, чем круче изгиб, тем больше расходуется материалов. Но исходить можно из тех же размеров: 10,5 м в длину и 6 м в ширину, хотя ширина здесь сократится за счет изгиба.
Изогнутый навес для автомобиля
Явное преимущество такой конструкции заключается в экономии материала при сборке стропильной системы. Для заданных размеров можно обойтись только двумя или тремя стропильными системами, по краям и посредине – все остальные ноги просто делают в форме дуги без нижней перемычки, как на фотографии. Изогнутый металлический профиль, закрепленный на двух опорах, сам по себе представляет жесткую фигуру и вопрос здесь только в хорошем креплении стояков.
В данном случае расчет навеса для автомобиля будет состоять из 6 гнутых шестиметровых профилей, два или три из которых снабжаются перемычкой и делятся на несколько треугольников. Опоры тоже потребуются под каждую дугу, значит, их будет 12 штук. Продольных балок достаточно 6 штук:
- 2 по краям свесов;
- 2 по столбам;
- 2 вдоль крыши.
Четеж арочного навеса
В общей сложности получится 12*10,5/6=21 и еще 4 профиля для перемычек.
Вполне естественно, что для более узких навесов материала расходуется меньше, но здесь важно учитывать длину поликарбоната. То есть, если работать с 6-метровыми листами, то их следует использовать либо целиком, либо резать пополам, чтобы не было отходов. В таком случае крыша получится 6 м или 3 м шириной, а длину уже корректируют по необходимости.
В итоге можно сказать, что самый экономный расчет навеса получится с крышей гнутого типа, хотя это наиболее сложный вариант. Тем не менее, в таких конструкциях можно сэкономить на металлических профилях, так что выгода здесь очевидна.
При возникновении сложностей в процессе расчетов можно воспользоваться специальными программами и услугами профессионалов.
