Расчет козырька на снеговую нагрузку. Сбор нагрузок от снега. Снеговой мешок. Ферма из профильной трубы

В статье «Как определить нагрузку на крышу в вашем районе» мы определились с вариантом классической двухскатной крыши. Но очень часто бывают ситуации, когда к дому пристраиваются навесы, и не каждый знает, что эти навесы будут нагружены снегом значительно больше, чем сама крыша. При сборе нагрузок от снега есть такое понятие как снеговой мешок. Если на крыше есть перепады высоты, либо просто навес примыкает к высокой стене, то создаются благоприятные условия для наметания сугроба в этом месте. И чем выше стена, к которой примыкает крыша, тем больше будет высота этого сугроба, и тем больше нагрузка будет воздействовать на несущие конструкции. Иногда снеговой мешок способен увеличить стандартную снеговую нагрузку в несколько раз.

Разберем ситуацию на примере.

Дом с двускатной крышей. К нему с двух сторон пристраивается навес. Необходимо определить снеговую нагрузку на 1 м 2 крыши дома и двух навесов. Район строительства – Киевская область (160 кг/м 2).

1) Определим снеговую нагрузку на крышу дома.

Угол наклона крыши 35 градусов. Откроем схему 1 приложения Ж ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия».

Т.к. угол наклона крыши не вписывается в диапазон 20-30 градусов, и мостики с фонарями отсутствуют, то нам нужно взять схему нагрузки по варианту 1 – одинаковую для всей крыши.

По интерполяции определяем:

S e = γ fe S 0 C = 0,49*160*0,71 = 55,7 кг/м 2 ;

γ fe

S 0

С = μC e C alt = 0.71*1*1 = 0.71 – согласно п. 8.6 ДБН.

S m = γ fm S 0 C = 1.14*160*0,71 = 129.5 кг/м 2 ;

γ fm = 1.14 – согласно таблице 8.1 ДБН «Нагрузки и воздействия» при условии срока службы дома 100 лет (задается заказчиком),

S 0 = 160 кг/м 2 – согласно исходным данным,

С = μC e C alt = 0.29*1*1 = 0.71 – согласно п. 8.6 ДБН.

2) Определим снеговую нагрузку на навес, расположенный вдоль длинной (12-метровой) стороны здания.

Откроем схему 8 приложения Ж ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия».

Т.к. у нас навес, а не веранда со стенами, нам нужно остановиться на варианте «б».

h = 1 м > S 0 /2 h μ определять нужно. (В противном бы случае для всего навеса действовал бы один коэффициент μ 1).

Определим коэффициент μ для нашего случая:

μ = 1 + (m 1 L 1 " + m 2 L 2 " )/h = 1 + (0.3*9 + 0.19*2)/1 = 4,08,

при этом μ = 4,08 < 6 (для навесов) и μ = 4,08 > 2h / S 0 μ = 1.25.

m 1 = 0,3 – для плоского покрытия дома с уклоном более 20 градусов;

m 2 = 0,5k 1 k 2 k 3 = 0,5*0,46*0,83*1 = 0,19 (при длине навеса вдоль дома a < 21 м);

k 1 = √а /21 = √4,5/21 = 0,46 (здесь а

k 2 = 1 – β /35 = 1 – 6/35 = 0,83 (здесь β – угол уклона навеса);

k 3 = 1 – φ /30 = 1 – 0/30 = 1 > 0,3 (здесь φ

L 1 " = L 1 = 9 м – при отсутствии фонарей;

L 2 " = L 2

h

μ = 4,08 > 2 h / S 0 = 2*1/1.6 = 1.25 (здесь μ b по формуле:

b = 2h (μ – 1 + 2m 2 )/(2h / S 0 – 1 + 2m 2 ) = 2*1(4,08 – 1 + 2*0.19)/(2*1/1,6 – 1 + 2*0,19) = 11 м < 16 м.

Т.к. b = 11 м > 5h b = 5 м.

Сравним величины:

b = 5 м > L 2

Определим коэффициент μ 1 :

μ 1 = 1 – 2 m 2 = 1 – 2*0,19 = 0,62.

Эксплуатационная снеговая нагрузка на 1 м 2 горизонтальной проекции крыши дома определяется по формуле 8.2:

S e = γ fe S 0 C = 0,49*160*1,25 = 98 кг/м 2 ;

S e 1 = γ fe S 0 C 1 = 0,49*160*0,62 = 48,6 кг/м 2 ;

γ fe = 0,49 – согласно таблице 8.3 ДБН «Нагрузки и воздействия»,

S 0 = 160 кг/м 2 – согласно исходным данным,

С = μC e C alt =

С 1 = μ 1 C e C alt = 0,62*1*1 = 0,62 – согласно п. 8.6 ДБН.

Предельное расчетное значение нагрузки на 1 м 2 горизонтальной проекции крыши дома определяется по формуле 8.1:

S m = γ fm S 0 C = 1.14*160*1,25 = 228 кг/м 2 ;

S m 1 = γ fm S 0 C 1 = 1.14*160*0,62 = 113 кг/м 2 ;

γ fm

3) Определим снеговую нагрузку на навес, расположенный вдоль короткой (9-метровой) стороны здания.

Для этого навеса из-за формы фронтона величина перепада h будет разной, поэтому снеговая нагрузка будет переменной не только поперек, но и вдоль навеса.

a. Найдем значения снеговой нагрузки для максимального значения высоты перепада h = 4,5 м.

Проверим, нужно ли учитывать местную нагрузку у перепада (здесь и ниже величина S 0 берется в кПа):

h = 4,5 м > S 0 /2 h = 1.6/(2*4,5) = 0.17 м – учитывать местную нагрузку необходимо, коэффициент μ определять нужно.

Определим коэффициент μ :

μ = 1 + (m 1 L 1 " + m 2 L 2 " )/h = 1 + (0.4*12 + 0.25*2)/4,5 = 2,18,

при этом μ = 2,18 < 6 (для навесов) и μ = 2,18 < 2h / S 0 = 2*4,5/1.6 = 5,6 – окончательно принимаем μ = 2,18.

m 1 = 0,4 – для плоского покрытия дома с уклоном менее 20 градусов (в этом направлении уклона у крыши нет);

m 2 = 0,5k 1 k 2 k 3 a < 21 м);

k 1 = √а /21 = √7,5/21 = 0,6 (здесь а – длина навеса вдоль здания);

k 2 = 1 – β /35 = 1 – 6/35 = 0,83 (здесь β – угол уклона навеса);

k 3 = 1 – φ /30 = 1 – 0/30 = 1 > 0,3 (здесь φ – угол уклона навеса вдоль дома, его можно увидеть в варианте «в» схемы 8).

L 1 " = L 1

L 2 " = L 2 = 2 м – при отсутствии фонарей;

h = 4,5 м – величина перепада между крышей и навесом.

Найдем длину зоны повышенных снегоотложений. Проверим условие:

μ = 2,18 < 2 h / S 0 = 2*4,5/1.6 = 5,6, тогда находим b по формуле:

b = 2h = 2*4.5= 9 м < 16 м.

Сравним величины:

b = 9 м > L 2 = 2 м – расчет ведем по варианту 2 схемы 8.

Определим коэффициент μ 1 :

μ 1 = 1 – 2 m 2 = 1 – 2*0,25 = 0,5.

Эксплуатационная снеговая нагрузка на 1 м 2 горизонтальной проекции крыши дома определяется по формуле 8.2:

S e = γ fe S 0 C = 0,49*160*2,18 = 171 кг/м 2 ;

S e 1 = γ fe S 0 C 1 = 0,49*160*0,5 = 39,2 кг/м 2 ;

γ fe = 0,49 – согласно таблице 8.3 ДБН «Нагрузки и воздействия»,

S 0 = 160 кг/м 2 – согласно исходным данным,

С = μC e C alt = 2,18*1*1 = 2,18 – согласно п. 8.6 ДБН,

С 1 = μ 1 C e C alt =

Предельное расчетное значение нагрузки на 1 м 2 горизонтальной проекции крыши дома определяется по формуле 8.1:

S m = γ fm S 0 C = 1.14*160*2,18 = 398 кг/м 2 ;

S m 1 = γ fm S 0 C 1 = 1.14*160*0,5 = 91,2 кг/м 2 ;

γ fm = 1.14 – согласно таблице 8.1 ДБН «Нагрузки и воздействия» при условии срока службы дома 100 лет (задается заказчиком).

b. Найдем значения снеговой нагрузки для минимального значения высоты перепада h = 1,0 м.

Проверим, нужно ли учитывать местную нагрузку у перепада (здесь и ниже величина S 0 берется в кПа):

h = 1 м > S 0 /2 h = 1.6/(2*1) = 0.8 м – учитывать местную нагрузку необходимо, коэффициент μ определять нужно.

Определим коэффициент μ для нашего случая:

μ = 1 + (m 1 L 1 " + m 2 L 2 " )/h = 1 + (0.4*12 + 0.25*2)/1 = 6,3,

при этом μ = 6,3 > 6 (для навесов) и μ = 6.3 > 2h / S 0 = 2*1/1.6 = 1.25 – окончательно принимаем μ = 1.25.

m 1 = 0,4 – для плоского покрытия дома с уклоном менее 20 градусов (в этом направлении уклон крыши равен нулю);

m 2 = 0,5k 1 k 2 k 3 = 0,5*0,6*0,83*1 = 0,25 (при длине навеса вдоль дома a < 21 м);

k 1 = √а /21 = √7,5/21 = 0,6 (здесь а – длина навеса вдоль здания);

k 2 = 1 – β /35 = 1 – 6/35 = 0,83 (здесь β – угол уклона навеса);

k 3 = 1 – φ /30 = 1 – 0/30 = 1 > 0,3 (здесь φ – угол уклона навеса вдоль дома, его можно увидеть в варианте «в» схемы 8).

L 1 " = L 1 = 12 м – при отсутствии фонарей;

L 2 " = L 2 = 2 м – при отсутствии фонарей;

h = 1 м – величина перепада между крышей и навесом.

Найдем длину зоны повышенных снегоотложений. Проверим условие:

μ = 6.3 > 2 h / S 0 = 2*1/1.6 = 1.25 (здесь μ берем найденное в расчете, а не принятое окончательно), тогда находим b по формуле:

b = 2h (μ – 1 + 2m 2 )/(2h / S 0 – 1 + 2m 2 ) = 2*1(6.3 – 1 + 2*0.25)/(2*1/1,6 – 1 + 2*0,25) = 15.5 м < 16 м.

Т.к. b = 15,5 м > 5h = 5*1 = 5 м, окончательно принимаем b = 5 м.

Сравним величины:

b = 5 м > L 2 = 2 м – расчет ведем по варианту 2 схемы 8.

Определим коэффициент μ 1 :

μ 1 = 1 – 2 m 2 = 1 – 2*0,25 = 0,5.

Эксплуатационная снеговая нагрузка на 1 м 2 горизонтальной проекции крыши дома определяется по формуле 8.2:

S e = γ fe S 0 C = 0,49*160*1,25 = 98 кг/м 2 ;

S e 1 = γ fe S 0 C 1 = 0,49*160*0,5 = 39,2 кг/м 2 ;

γ fe = 0,49 – согласно таблице 8.3 ДБН «Нагрузки и воздействия»,

S 0 = 160 кг/м 2 – согласно исходным данным,

С = μC e C alt = 1,25*1*1 = 1,25 – согласно п. 8.6 ДБН,

С 1 = μ 1 C e C alt = 0,5*1*1 = 0,5 – согласно п. 8.6 ДБН.

Предельное расчетное значение нагрузки на 1 м 2 горизонтальной проекции крыши дома определяется по формуле 8.1:

S m = γ fm S 0 C = 1.14*160*1,25 = 228 кг/м 2 ;

S m 1 = γ fm S 0 C 1 = 1.14*160*0,5 = 91,2 кг/м 2 ;

γ fm = 1.14 – согласно таблице 8.1 ДБН «Нагрузки и воздействия» при условии срока службы дома 100 лет (задается заказчиком).

Итак, если сравнить результаты для трех частей примера, мы получаем следующее:

На рисунке графически показано соотношение проекций эксплуатационных снеговых нагрузок для дома и двух навесов. Для дома наименьшая снеговая нагрузка 55,7 кг/м 2 (показана синим). Для первого навеса (вдоль 12-метровой стены дома) уже получается огромный «сугроб», нагрузка от которого составляет 98 кг/м 2 у стены дома и 48,6 кг/м 2 на краю навеса (показано розовым). Для второго навеса, расположенного у высокого фронтона дома (вдоль 9-метровой стены дома), ситуация ухудшилась в разы: сугроб достигает максимальных размеров у стены в районе самой высокой точки конька и дает нагрузку 170 кг/м 2 , затем его «высота» падает к краям дома до 98 кг/м 2 с одной стороны и до 122 кг/м 2 с другой (находим интерполяцией), а к краю навеса нагрузка снижается до 39,2 кг/м 2 (показано зеленым).

Обратите внимание, на рисунке даны не размеры «сугробов», а величина нагрузки, которую будут давать наметаемые сугробы. Это важно.

В итоге, наш анализ на примере показал, что пристраиваемые навесы несут в себе опасность значительного перегруза конструкций, особенно те, которые примыкают к высокой вертикальной стене дома.

Напоследок дам один совет: чтобы максимально облегчить нагрузку на навес, пристраиваемый к стене, параллельной коньку дома, нужно воспользоваться условием из схемы 8 приложения Ж к ДБН «Нагрузки и воздействия» (мы это условие проверяли в самом начале расчета):

Если бы в нашем примере высота перепада была не 1 м, а 0,7 м, то выполнялось бы следующее условие:

h = 0,7 м < S 0 /2 h = 1.6/(2*0,7) = 1,14 м – и как написано в п. 3, местную нагрузку у перепада учитывать уже не нужно. Что это означает? Когда местную нагрузку учитывать надо, возле перепада снеговая нагрузка определяется с коэффициентом μ , а у края навеса – со значительно меньшим коэффициентом μ 1 . Если же местную нагрузку учитывать не надо, то нагрузка на всем навесе определяется с коэффициентом μ 1 . В нашем примере соотношение μ/ μ 1 = 1,25/0,62 = 2, т.е. подняв навес на 30 см, мы можем понизить снеговую нагрузку для него в два раза.

В данной статье примеры считались по украинским нормам (ДБН «Нагрузки и воздействия»). Если вы считаете по другим нормам, сверяйте коэффициенты, в остальном схемы снеговых нагрузок ДБН и СНиП одинаковы.

Видео о том, как пользоваться калькулятором:

Профиль столбов выбирается взависимости от ширины навеса (со стороны фермы, ниже на эскизе по размеру "В")

Для ширины навеса:

до 4000 мм профиль столбов 60х60х2,5

свыше 4000 мм до 6000 мм профиль столбов 80х80х3

свыше 6000 мм до 8000 мм профиль 100х100х3

свыше 8000 мм до 10000 мм профиль 120х120х4

Определение ригеля на прочность:

калькулятор покажет положительное число в процентах запаса прочности, если профиль подобран верно и отрицетельный запас прочности для профиля, который нельзя использовать.

Определение детали "лапша" на прочность:

деталь "лапша" прямоугольного сечения учтена в положении "плашмя", а не "на ребро"

Определение сложной фермы на прочность:

Самое слабое место фермы- это её середина, фермы ломаются посередине, когда навес не выдерживает снеговую нагрузку, поэтому, калькулятор покажет предел прочности фермы на излом посередине фермы. лабое место

Размер "А" для любой задуманной вами фермы, треугольной, квадратной и т.д., берется посередине общей длины фермы между верхней и нижней трубой.

Определение простой фермы на прочность:

Ферма навеса может быть выполнена из одного звена - профтрубы или двутавровой балки. Нагрузки на это звено приходятся колосальные от выпавшего снега. Проверка снеговой нагрузки здесь обязателена!

Двутавр будем рассматривать только в положении "как рельса к земле" его размеры согласно ГОСТ 26020-83 (двутавр №10 -высота его 100мм, №14- высота 140 и т.д.), а профтрубы рассмотрим как "плашмя" и "на ребро"

Угол наклона пренебрегается, можно вручную добавить процент от угла наклона, или оставить как есть, так как он влияет только на увеличение прочности.

Определение прочности системы

ригель + подригельная ферма

Часто бывает, что расстояние между столбами необходимо увеличить, а ригель, какой бы мощный не закладывался, не проходит расчета снеговой нагрузки. Эта задача решается установкой дополнительной подригельной фермы, причем трубы подригельной фермы могут быть выполнены из гораздо меньшего сечения профиля. Появляется задача - какой параметр профиля и какая должна быть ширина подригельной фермы, чтобы уложиться в достаточную прочность без переплат не создавая лишние нагромождения в навесе. Разумеется, речь идет о подригельной ферме, заполненной треугольными формами , как показано на рисунке, а не квадратиками. Калькулятор покажет прочность системы, складывая сопротивление на изгиб основного ригеля плюс сопротивление нижней трубы подригельной фермы до наступления предела текучести на растяжение, а не сопротивление подригельной фермы на изгиб, когда её неверно заполняют квадратными формами, в результате чего ферма становится бесполезной.

Примечание: в этом разделе уже учтен коэффициент запаса прочности (1,3), то есть, например, калькулятор показал запас прочности 0%, это значит, ферма рассчитана нормально, с коэффициентом запаса прочности (1,3). .

Без применения каких либо формул, инженерных расчетов, программ, таблиц!

Мы не морочим голову читателю фразами - "здесь надо учесть...", "рассчитать...", "подобрать из инженерных таблиц...", как это делают на всех сайтах! Все формулы, учёты, подборы, снипы, госты, сортаменты - скрыты внутри калькулятора.

Вот ваш навес - вот ваши планируемые размеры! Введите ваши желаемые размеры и калькулятор вам покажет в процентах запас прочности выбранных профтруб. При положительном значении запаса прочности деталь навеса будет считаться рассчитанной законами сопромата с использованием всех снипов, гостов, сортаментов, а при заказе изделия на нашем производстве мы подтвердим результаты этого калькулятора дополнительными с сылкой на ГОСТовские сортаменты профтруб.

​

Наш калькулятор ориентирован на клиентов садовых товариществ, коттеджных поселков, и других частных собственников, нуждающихся в быстром обоснованном подборе профтруб для навесов наддворных построек, автонавесов, пристроев к зданиям. Так как зачастую, за неимением такого калькулятора, отсутствием опыта, клиенты "Сада и Огорода" берутся за строительство вообще без какого либо обоснования, либо недозакладывая прочность, либо наоборот, тратя лишние средства, перезакладывая прочность. Поэтому, цель калькулятора - только сориентировать клиента в правильном направлении. Для постройки промышленных зданий и цехов, промышленных ангаров и других больших сооружений требуется более детальный расчет. Например, в промышленном сооружении каждое звено фермы должно быть рассчитано (кроме учета предела текучести на разрыв и изгиб в этом калькуляторе) на гибкость при сжатии и кручение, параметр которого учитывается до того, как это звено пошло в изготовление фермы, до прокатки на трубогибе и заполнения треугольными элементами и другие параметры с их расчетами. Но в любом случае, если вы хотите построить "что либо" полагаясь только на "опыт", а не на расчеты, то лучше воспользоваться этим калькулятором. Так же, на этом калькуляторе можно задать запас прочности самому, например 50%, 80%, выбрав самому прочность относительно своего бюджета. Например, фермы нашего производственного цеха имеют запас 80%, и выдерживают не только снег, но и кран балку, которая носит тяжелые грузы. В любом случае, конечно, нужно придерживаться элементарных правил при строительстве, например, нельзя использовать нагрузки поперек звеньев, только вдоль. Например, в ферме, местом, которым она ложится на ригель, не должно быть пустым, то есть без заполнения (то есть, над ригелем в ферме, обязательно должно быть звено заполнения фермы!, очень часто фермы по этой причине ломаются!). Для установки детали "лапша" лучше предусмотреть, под ней в ферме вертикальные звенья заполнения или пересечение треугольных заполнений. Лучше делать заполнения фермы из более тонкого профиля и чаще, чем из мощного и редко, так как не стоит забывать, что на звенья треугольного заполнения нагрузка приходится вдоль оси и она незначительна, а гоизонтальные трубы ферм имеют составляющую изгибающей нагрузки, и нагрузки на горизонтальные трубы огромные, посравнению с незначительными нагрузками труб заполнения фермы.

​

Прежде чем приступать к созданию навеса своими руками, необходимо сделать чертеж и рассчитать все элементы и узлы крепления, это позволит возвести надежное сооружение при минимальных финансовых и трудовых затратах. Чертеж и проект навеса из металлических конструкций поможет в решении целого ряда вопросов, начиная от номенклатуры и количества закупаемых стройматериалов и заканчивая экстерьером здания и общим дизайном участка.

В статье будет предоставлен список требований к сооружению, примеры расчетов наиболее распространенных конструкций и общие рекомендации по проектированию навеса для автомобиля своими руками, чертежи и схемы.

Что должен содержать проект навеса

• Расчет прочности несущих конструкций – опор и ферм;
• Расчет парусности крыши (сопротивление ветровой нагрузке);
• Расчет снеговой нагрузки на кровлю;
• Эскизы и общие чертежи навеса;
• Чертежи основных конструкционных элементов с указаниями габаритных размеров;
• Проектно-сметная документация, включающая расчет количества строительных материалов каждого вида и их стоимости. В зависимости от опытности разработчика могут учитываться нормы на расход (обрезки при монтаже) или просто добавляется 10-15% к метражу металлопроката.

Навес к дому – проекты, фото конструкций выполняющих различные функции

Общие требования к навесу для автомобиля

Сооружения, которые возводятся для защиты автомобиля, должны следующим отвечать эксплуатационным и техническим требованиям:

• Размеры навеса по чертежу должны быть достаточными для свободного размещения авто;
• Форма навеса, обеспечивающая защиту от попадания влаги, по возможности в расчетах учитывается преобладающий ветер;
• Конструкция предохраняет от воздействия прямых солнечных лучей на протяжении всего светового дня;
• Беспрепятственный, достаточной ширины подъезд к навесу, по возможности без поворотов на всем пути следования;
• К машине должен быть обеспечен свободный доступ со всех сторон;
• Достаточная простота чертежа, несущих конструкций и каркаса для навеса из профильной трубы или другого материала;
• Гармоничное сочетание с домом и сооружениями на приусадебном участке;
• Минимизация затрат на приобретение стройматериалов и проведение монтажных работ.

Наиболее простой для устройства односкатный навес из металлопрофиля своими руками, чертеж с основными размерами

Разновидности форм навесов и их эксплуатационные особенности и чертежи

Основной пространственной конструкцией навеса, в соответствии с чертежом, является стропильная ферма. Расчет ее формы, толщины и сечения металла, а так же чертеж размещения откосов вызывает наибольшие сложности.

Главными конструкционными элементами фермы для навеса являются верхний и нижний пояс, которые образуют пространственный контур. Материалами для сборки могут служить прокатные или сварные двутавры, уголки, швеллера или профтрубы квадратного и круглого сечения. Сборка фермы для навеса своими руками может производиться по следующим формам:

1. Параллельные пояса. Уклон готового навеса в соответствии с чертежом не превышает 1,5%, подходят для плоских кровель с рулонным покрытием. Соотношение высоты и длинны от 1/6 до 1/8. Каркас такого типа имеет несколько преимуществ:

• Все стержни поясов для пространственной решетки имеют одинаковую длину;
• Минимальное количество соединительных узлов;
• Простой расчет сопряжения конструкций.

Создание беседки – навеса из поликарбоната своими руками, чертеж, фото готового сооружения

1. Трапециевидные (односкатные). Угол уклона по чертежу составляет от 6-15 0 . соотношение высоты и длины в центре изделия 1/6. Обладает повышенной жесткостью рамы
2. Полигональные – используются исключительно для удлиненных пролетов на 10 м и более, их применение для небольших навесов нерационально в связи с неоправданным усложнением чертежа и самого изделия. Исключения могут составлять навесы с изогнутыми (дуговыми) фермами заводского изготовления.

Устройство консольного, полигонального навеса из металлопрофиля своими руками, чертеж

1. Треугольные. Применяются при увеличенных снеговых нагрузках, уклон двускатного навеса составляет 22-30 0 . Основным конструктивным недостатком является сложность чертежа и выполнения острого узла в основании изделия, а так же слишком длинные стержни в центре. Соотношение высоты с шириной в небольших фермах для навеса из поликарбоната, по чертежу не превышает 1/4, 1/5.

Монтаж треугольного навеса из профнастила своими руками, чертеж конструкции с указанием основных размеров

1. Арочные балки. Наиболее эргономичный вид фермы. Ее особенностью является возможность минимизировать изгибающие моменты в поперечных сечениях конструкции. При этом материал арки подвергается воздействиям на сжатие. То есть чертеж и расчеты фермы для навеса, расчет конструкции навеса допускается производить по упрощенной схеме, при которой нагрузка от кровельного покрытия, крепежной обрешетки и снега будет приниматься, как равномерно распределенная по всей площади.

Пример расчета навеса для автомобиля

При проектировании навеса и создании его чертежа необходимо рассчитать:

1. Горизонтальные и вертикальные опорные реакции фермы, определить действующие напряжения в поперечных направлениях и на основании полученных данных осуществить подбор величины сечения несущего профиля;
2. Снеговые и ветровые нагрузки на кровельное покрытие;
3. Величину сечения внецентренно сжатой колонны.

Расчет арочной фермы

Чертеж расчета фермы из профильной трубы для навеса оптимальной – арочной формы

Для примера принимаем расстояние между опорами 6м, а высота арки 1,3 м. На перекрытие навеса действуют поперечные и продольные силы, которые формируют касательные и нормальные напряжения. Расчет сечения профильной трубы использующейся в конструкции производим по формуле:

σ пр = (σ 2 +4τ 2) 0.5 ≥ R/2, где

R – прочность стали марки С235 — 2350 кгс/см 2 ;

σ – нормальное напряжение, рассчитывающееся по формуле:

σ = N/F, где

F – искомая площадь поперечного сечения трубы.

N – сосредоточенная нагрузка на замок арки (принимаем 914,82 кгс из таблицы нагрузок строительных конструкций «Справочником проектировщика» под ред. А.А. Уманского).

τ – касательное напряжение, которое рассчитывается по формуле:

τ = QS отс /b×I, где

I – момент инерции;

b – ширина сечения (принимается равной по всей рассчитываемой высоте);

QS отс – статический момент, который определяется по формуле:

S отс = ∑у i F i .

Используя метод аппроксимации (последовательного подбора показателей из имеющегося массива данных), выбираем сечения из сортамента стройматериалов имеющихся у реализаторов металлопроката. Используем наиболее ходовой профиль – металлическую трубу квадратного сечения 30х30х3,5 мм. Следовательно, поперечное сечение равняется F = 3.5 см 2 . А момент инерции I = 3.98 см 4 . ∑у i – показатель рассчитываемой отсекаемой части (чем больше данных показателей в различных точках конструкции рассчитывается, тем точные получаемые показатели прочности всего изделия) для упрощения принимаем коэффициент 0,5 (вычисления производятся для средины арки – места наибольшего сопряжения нагрузок).

Подставляем данные в формулу:

S отс = 0,5х3,5=1,75см 3 ;

Первичная формула после подстановки будет иметь следующий вид:

σ 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

Следовательно, выбранного сечения трубы квадратного профиля 30х30х3,5 мм из стали марки С235, вполне достаточно для устройства 6 м арочной фермы покрытой поликарбонатом, профнастилом, металочерепицей или металооприфилем.

Расчет колонн

Расчет производится согласно СНиП II-23-81 (1990). Согласно методики расчета металлических колонн, при устройстве навеса для машины своими руками, чертежи должны учитывать, что приложить сосредоточенную нагрузку точно к центру поперечного сечения фактически невозможно. Поэтому формула определения площади опоры будет иметь следующий вид:

F = N/ φR y , где

F – искомая площадь сечения;

φ – коэффициент продольного изгиба;

N – сосредоточенная нагрузка прилагаемая к центру тяжести опоры;

R у – расчетное сопротивление материала, определяется по справочникам.

φ — зависит от материала (марки стали) и гибкости конструкции – λ, определяющееся по формуле:

λ = l ef /i, где

l ef – расчетная длина колоны, зависящая от способа закрепления концов, определяется по формуле:

l ef = μl , где

l – реальная длина колонны (3м);

μ – коэффициент из СНиП II-23-81 (1990), учитывающий способ закрепления.

Коэффициент закрепления колонны согласно, чертежа навеса из профильной трубы

Подставляем данные в формулу:

F = 3000/(0,599·2050) = 2,44 см², округляем до 2,5 см².

В таблице сортамента профильных изделий ищем значение радиуса инерции больше полученного. Необходимым показателям соответствует стальная труба с поперечным сечением 70×70 мм и толщиной стенки 2 мм, которая имеет радиус инерции 2,76.

Снеговые и ветровые нагрузки на кровельное покрытие

Усредненные данные ветровой и снеговой нагрузки по регионам берутся из СНиПа «Нагрузки и воздействия». Возьмем для примера максимальное значение для Москвы и Московской области, оно составляет 23кг/м 2 . Однако это ветровая нагрузка на сооружение, которое имеет стены. В нашем случае несущими конструкциями выступают колонны, следовательно, коэффициент положительного ветрового давления на внутреннюю поверхность крыши будет составлять 0,34. При этом, показатель, учитывающий изменения ветровой нагрузки по высоте здания для навесов 3 м составляет 0,75. Подставляя данные в формулу, получим:

W m = 23·0.75·0.34 = 5.9 кг/м 2 .

Максимальная снеговая нагрузка для того же региона составляет Sg = 180 кг/м 2 , но для арки необходимо рассчитывать распределенную нагрузку по формуле:

S = S g ·μ, где

μ – значение коэффициента перехода, которое принимается отдельно для центра арки и крайних опор.

Расчет снеговой нагрузки при создании навеса из поликарбоната своими руками, чертежи направления воздействия давления в двух позициях

Значение коэффициента µ для центра арки, согласно чертежу, равно µ 1 = cos1.8·0 = 1, а для крайних опор µ 2 = 2.4sin1.4·50 = 2,255. Подставляя рассчитанные данные в формулу получаем совокупную нагрузку на кровельное покрытие:

q = 180·2.255·cos 2 50 о + 5.9 = 189.64 кг/м 2 = 1,8964 кг/см 2 .

Согласно полученных данных толщина кровельного материала вычисляется по формуле:

I тр = ql 4 /(185Ef), где

l – длина пролета;

Е – модуль упругости при изгибе (для поликарбоната он составляет 22500 кгс/см 2);

f – коэффициент прогиба при максимальной нагрузке (согласно данным производителей поликарбоната составляет 2 см);

Подставив данные в формулу, получим допустимое значение инерции:

I тр = ql 4 /(185Ef) = 1.8964·63 4 /(185·22500·2) = 3,59 см 4

При этом, из данных производителей поликарбоната показатель момента инерции для сотового поликарбоната шириной 1м и толщиной 0,8 мм составляет 1,36 см 4 , а для толщины 16 мм 9,6 см 4 . Методом корреляции определяем необходимое значение 3,41см 4 для сотового поликарбоната толщиной 12 мм.

Методика расчета справедлива для любого листового кровельного материала: профлиста, металлочерепицы, шифера и т.п. Но при этом следует учитывать крайне ограниченный сортамент указанных изделий.

Подводя итоги

Производить указанные расчеты и создавать чертеж вручную имеет смысл, если возводимый навес должен соответствовать уникальным условиям эксплуатации и оригинальной планировке. Для проверки элементов типовых металлоконструкций на соответствие и создания чертежей конструкций существует множество программ: Astra WMs(p), SCAD Offise 11, ArkaW, GeomW и многие другие или онлайн калькуляторы. Правила работы с таким ПО достаточно подробно описывают различные видео инструкции, к примеру, расчет и чертежи арки в SCAD:

После того как ваш дом будет построен, необходимо переходить к новому этапу — внешней и внутренней отделке помещения. Это необходимо не только для того, чтобы украсить фасад или интерьер с помощью разнообразных декоративных материалов, но и чтобы защитить строение от всевозможных неблагоприятных воздействий. Это касается защиты от ветров, от чрезмерных осадков, от излишней влажности и солнечного воздействия. Помимо того, что отделка и декоративные детали способны защитить внутреннее помещение и некоторые внешние его элементы, они позволяют еще и защищать человека от тех же воздействий. Одним из таких элементов является навес, который возводится над входом в дом для того, чтобы предупредить выпадение осадков на дорожку, ведущую к дому.

Данные конструкции достаточно легко монтировать своими руками, особенно из деревянных материалов. Прежде всего, чтобы полное сооружение (и козырьки, и стропила, и обрешетка) оказалось прочным и долговечным, а также красивым и аккуратным, необходимо заранее произвести расчет конструкции навеса. Как известно, деревянный навес остается достаточно популярным элементом как среди владельцев небольших дачных домиков, так и среди тех, в чьем распоряжении находится особняк или коттедж.

Как провести расчет навеса?

Итак, навес является потрясающим способом защитить дом и его обитателей от солнца, дождя, града, снега, сосулек и многого другого. Помимо этого, навес оказывается замечательным средством для того, чтобы соорудить самое оригинальное здание. Он помогает подчеркнуть особый стиль вашего жилища, а также придать ему индивидуальность.

Вернуться к оглавлению

Какие конструкции навесов можно соорудить самостоятельно?

Существует большое количество разновидностей навесов. Они отличаются размерами, формой и материалом, из которого сооружаются. Согласно второму принципу, навесы бывают:

• деревянные;
• металлические.

Наиболее надежным и потому популярным материалом для обшивки навеса является металл. Обычно для навеса выбирают тот же материал, что применяется для покрытия крыши. Для этого подойдет либо нержавеющая сталь, либо металлический профиль. Это недорого и практично. К монтажу деревянного навеса прибегают тогда, когда необходимо данным способом подчеркнуть стиль домика. Ведь если на фоне деревянного дома будет сооружен навес из поликарбоната или из металла, то смотреться это будет по меньшей мере смешно.

Кроме данной классификации, навесы разделяются еще и по тому, где они используются. Здесь можно выделить дачные навесы, садовые, летние, автомобильные, навесы для входа. На первый взгляд кажется, что разницы между ними нет никакой. Однако навес для авто никак нельзя использовать для декоративного покрытия. Но в то же время летний навес может использоваться и в качестве автомобильного, и садового навеса.

Согласно распределению навесов по способу и материалу для обшивки выделяются следующие их виды:

• сотовые или монолитные поликарбонатные перекрытия;
• стеклянные;
• металлические;
• навес из профнастила;
• навес из мягких кровельных материалов.

В зависимости от сферы использования навесов, выбирается и их кровельный материал.

Так, стеклянный навес станет отличным вариантом для того, чтобы украсить придомовую территорию и оформить данным способом клумбу.

Кровля из металла используется в большинстве случаев для автомобильных навесов, для защиты входа в дом. Что же касается пластикового навеса, то здесь обычно используется поликарбонат. Ему вы сможете по вашему желанию придать абсолютно любую форму. По сравнению с металлическим, пластиковый навес несколько тяжелее, поэтому для него нужно будет соорудить более крепкий каркас.

Вернуться к оглавлению

Расчет навеса из дерева

Независимо от того, какой навес планируется возвести и какие материалы вы выбрали для кровли, навес должен держаться на опорах. В этом качестве используются столбы: либо металлические, либо деревянные. А их количество зависит уже от вида навеса. Так, вам может потребоваться и 2, и 3 и даже 10 столбов. Их необходимо вкапывать в землю на глубину не менее 1/3 от той высоты, что останется на поверхности земли, затем бетонировать. Далее на данные несущие конструкции необходимо установить каркас для крыши, который и будет обшит тем или иным материалом.

Для того чтобы соорудить данную конструкцию длиной 320, а шириной 250 см, вам потребуется:

• брус (25*20 см);
• 8 стоек сечением 5*10 см;
• 2 деревянные доски длиной не менее 120 см;
• гвозди;
• шурупы;
• молоток.

Вернуться к оглавлению

Сбор конструкции навеса своими руками

Для того чтобы установить опорные столбы, необходимо выкопать под них углубления. Как уже было сказано, они закапываются на 1/3 от той длины, что будет на поверхности. Поэтому, если ваш навес должен быть равен в высоту примерно 200-250 см, то ямки будут выкопаны не менее чем на 70 см. После этого, обработанные бруски можно погружать в эти углубления. Их необходимо временно чем-то закрепить перпендикулярно к поверхности земли. Иначе ваш навес получится кривым. Измерить вертикальность можно с помощью отвеса. Далее необходимо забетонировать эти столбы. Для этого вам понадобится:

• песок;
• щебень;
• цемент;
• вода.

Из 1 части воды и такого же количества песка, добавленных к ним 3 частей щебня и песка необходимо заместить раствор, который сразу же заливается в лунку. Такой раствор сохнет примерно 1 сутки, поэтому до завтрашнего дня вам ничего на этом месте делать не придется. После этого можно закреплять стропила и переходить к обшивке сделанного каркаса досками. Для этого нужны 4 доски, которые пойдут на обе стороны навеса в верхней его части, и еще 3 доски, прикрепленные к коньку стропил. Если вы выполните все действия в соответствии с данными расчетами, каркас окажется максимально твердым.

В точности заготовки всех составляющих деталей и заключается успех данного мероприятия, в результате которого должен получиться надежный и прочный навес. Что касается козырька, то доски к нему могут быть прибиты вплотную или же через некоторое расстояние между собой. В дальнейшем вы сможете нанести на данную обрешетку какие-то другие материалы (железо, мягкую кровлю и тому подобное). Обязательно нужно помнить о том, что недопустимо проводить крепление навеса (обшивки) до того, как сама конструкция каркаса будет прочно закреплена. Иначе это может привести как минимум к тому, что какая-то деталь конструкция будет сдвинута, и как максимум к тому, что строитель (возможно, это будете вы) получит повреждения из-за шаткости конструкции.

Именно поэтому расчет всей конструкции навеса производится заранее до заготовки всех материалов. Если же производится монтаж не деревянного, а металлического навеса, то в потребуются более прочные материалы, и, соответственно, иные инструменты. Для того чтобы соединить эти детали, часто прибегают к услугам профессионального сварщика. Именно данным способом осуществляется и монтаж каркаса, и самого металлического навеса. Так можно осуществить все необходимые мероприятия по сборке конструкции навеса прямо на верстаке. Главное — не ошибиться в расчетах и все сделать так, чтобы врытый в землю навес идеально подошел и к дому, и к окружающим его элементам.

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.