Как производится расчёт фермы для навеса? Расчет арочной металлической фермы для навеса Расчет ветровой нагрузки на навес

Навес простой конструкцией не назовешь, поэтому, прежде чем закупить определенное количество материала, понадобится точная смета. Опорное каркасное сооружение должно будет «пережить» любые нагрузки. Любые осадки, сильный ветер завалят навес, если расчеты будут неверными.

Поэтому для профессионального расчета понадобится помощь инженера – проектировщика, который подсчитает действие снеговой нагрузки, рассчитает фермы и предоставит вам чертежи навеса. Рассчитать навес еще сложнее, когда он представляет собой отдельную конструкцию, а не пристройку к дому.

Так как уличная упрощенная кровля состоит из столбов, лаг, ферм и покрытия, то считать придется именно эти материалы.

Столбы

При расчете этих опорных элементов учитывается высота нашего навеса и количество столбиков для опоры. Например, при планировании конструкции в 2-5 метров используется толстая труба от 60 до 80мм в сечении. Если размеры навеса получаются большими, то, как вариант, чтобы количество столбов не увеличивать применяют трубу 100х100мм

Обрешетка

Расстояние между профилями обрешеточного полотна рассчитывается из параметров нагрузки и подбора сечений.

Расчет нагрузки на фермы каркаса и опорную конструкцию поможет вам сделать ваш навес более устойчивым даже в зимний период, когда нагрузка от мокрого снега может достигать в 3, 5 тонн.

Ферма из профильной трубы

Если запланировали арочный навес, то без ферм вам не обойтись. Фермы — конструкции, связывающие лаги и столбы опоры, именно они определяют ширину и размеры навеса.

Навесы из металлических ферм строить посложнее, чем любой каркас. Зато, если вы правильно смонтируете эту конструкцию, все будет очень надежным. Правильный каркас распределяет нагрузку по столбам опоры и лагам, предупреждая разрушение навесной конструкции.

Фермы изготавливаются почти всегда из профилированной трубы, которая считается самой прочной и лучше всего подходит для установки поликарбоната на обрешетку. Форма конструкции ферм может быть различной, как и ее размеры.

Самый главный расчет ферм – это учет материала и уклона.

Например, для односкатного навеса с небольшим уклоном используется асимметричная форма фермы, если угол конструкции небольшой, то использовать можно фермы трапециевидной формы. Чем больше радиус арочной структуры, тем меньше вариантов, что на кровле снег будет задерживаться. Поэтому будет большая несущая способность фермы.

Для расчета иногда применяются специальные программы, не обойтись в этом случае и без калькулятора.

Задумываясь о том, как построить навес, полезно рассмотреть готовые схемы изготовления по фото; там же можно посмотреть примерные расчеты для любой формы навеса.

Примерный расчет для настила высотой до 4 метров

Если вы выбрали простую форму навеса домиком с шириной 6 на 8 метров, то вам расчеты будут следующим:

1. Шаг между опорными столбами (стойками) с торца 3 метра, на боковой стороне 4 метра.
2. Количество столбов из металлической трубы 8 штук.
3. Высота ферм под стропами 0,6 метра.
4. Обрешетка крыши: профильные трубы 12 штук с размерами 40х20х0,2.

Иногда можно сэкономить, уменьшая количество материала. Например, вместо шести стоек установить четыре. Можно и сократить количество ферм или уменьшить каркасную обрешетку. Только не желательно допускать потерю жесткости, так как это приведет к разрушению конструкции.

Перед тем как приступить к строительству навеса необходимо определиться с его функционалом, это поможет задать габариты постройки. Далее потребуется сделать чертеж, на котором будут отражены основные узлы и размеры конструкции. На этом основании рассчитываются нагрузки, задается форма, материал, размеры несущих элементов конструкции – опор, стропильной системы, кровли, определяется способ крепления.

От правильного расчета зависит прочность, безопасность, надежность сооружения. В статье расскажем поэтапно, как построить навес своими руками, фото, чертежи, формулы помогут наглядно объяснить важные моменты проектирования.

Как сделать навес из профнастила своими руками, чертежи с размерами основных элементов постройки

Что потребуется для чертежей и расчета навеса

Навес – простое архитектурное сооружение, состоящее из двух основных конструктивных элементов: опор (каркаса) и крыши. Для чертежей и расчетов потребуются следующие данные:

• форма опирания навеса;
• функционал, исходя из этого определяется размер постройки;
• материалы;
• таблицы ветровых и снеговых нагрузок в регионе;
• вид стропильной системы.

Чтобы не запутаться в формулах и инженерных вычислениях рекомендуется воспользоваться для расчета специальной программой или онлайн калькулятором.

Навес к дому, проекты-фото типовых металлоконструкций

Чертежи в зависимости от расположения навеса

Для составления чертежей и дальнейшего расчета, прежде всего необходимо определиться с местом строительства, от этого зависит форма опирания:

• Отдельно стоящее – на самостоятельном фундаменте с опорными вертикальными столбами по всему периметру.
• Балочно-опорное – пристройки к зданию: одна сторона навеса стоит на столбах, другая опирается на горизонтальную балку, закрепленную на стене для равномерного распределения нагрузок по несущей конструкции.
• Консольно-опорные – пристройки к зданию, но здесь опирание приходится на кронштейны или закладные, устроенные в несущей стене.
• Консольные – небольшие козырьки над входом в дом, поддерживаемые менсолами или закладными.

Чертеж навеса из профильной трубы, стоянка для автомобиля на самостоятельных опорах

Размеры и функционал

Функционал постройки очень важен для составления чертежей и грамотного расчета навеса. Рассмотрим типовые проекты разных видов конструкций.

Козырьки над входной дверью

Расчет консольных козырьков проводится, исходя из габаритов крыльца. По нормативам, верхняя площадка должна быть больше ширины двери в полтора раза, средняя ширина двери – 900 мм, делаем расчет: 900*1,5 = 1350 мм – оптимальная глубина крыши над входом. Ширина навеса зависит от ширины ступеней + 300 мм с каждого бока.

Чертеж козырька над входной дверью

Консольно-опорные навесы обычно устраиваются по площади всего крыльца и закрывают ступени. Глубина крыши рассчитывается, исходя из количества ступеней, средняя глубина которых по СНиП 250-320 мм, плюс верхняя площадка. Расчет ширины навеса над крыльцом регламентируется стандартной шириной ступеней – 800-1200 мм + 300 мм с каждой стороны.

Рассчитываем размеры:

• Стандартного консольного козырька – 900-1350 мм на 1400-1800 мм.
• Консольно-опорного навеса над крыльцом, пример расчета на 3 ступени и площадку: глубина (900/1350 + 3*250/320) = 1650 – 2410 мм, ширина 800/1200 + 300 + 300 = 1400-1500 мм.

Чертеж балочно-опорной постройки с ассиметричной крышей

Веранды и террасы – чертеж и расчет

Веранды и террасы располагают вдоль одной из стен дома, поэтому здесь актуальны балочно-опорные и консольно-опорные конструкции. Минимальная глубина – 1200 мм, оптимальная – 2000 мм, как раз на расстоянии установки опорного столба.

Чертеж пристраеваемого навеса с опорной балкой

Расчет крыши по перпендикуляру 2000+300 мм, но плоская кровля целесообразна исключительно для районов с минимальным количеством осадков, в остальных регионах рекомендуется сделать уклон 12-30 о. Чтобы рассчитать глубину крыши навеса потребуется теорема Пифагора: с 2 = а 2 + в 2 .

Пример расчета:

Если угол уклона = 30 о, прилегающий к нему катет (глубина крыши навеса по перпендикуляру) – 2300 мм, второй угол 60 о. Возьмем 2 катет за Х, он лежит напротив угла в 30 о, и по теореме равен половине гипотенузы, отсюда гипотенуза равна 2*Х, подставляем данные в формулу:

(2*Х) 2 = 2300 2 + Х 2

4*Х 2 = 5290000 + Х 2

4*Х 2 — Х 2 = 5290000

Х 2 (4-1) = 5290000

3*Х 2 = 5290000

Х 2 = 5290000: 3

Х 2 = 1763333, (3)

Х = √1763333, (3) = 1327 мм – катет, который будет прилегать к стене дома.

Расчет гипотенузы (длины крыши с уклоном):

С 2 = 1327 2 + 2300 2 = 1763333 + 5290000 = 7053333

С = √7053333 = 2656 мм, проверяем: катет, лежащий против угла 30 о равен половине гипотенузы = 1327*2 = 2654, следовательно, расчет верен.

Отсюда рассчитываем общую высоту навеса: 2000-2400 мм – это минимальная эргономичная высота, рассчитываем с учетом наклона: 2000/2400 + 1327 = 3327/3737 мм – высота стены навеса возле дома.

Как построить отдельно стоящий односкатный навес из металлопрофиля своими руками, чертежи каркаса и фермы

Стоянки для автомобилей – стандартный расчет и чертеж

Стоянки для автомобилей устраивают как отдельно стоящие постройки либо балочно (консольно)-опорного типа. Если планируется изготавливать навес для машины своими руками, чертежи делаются с учетом класса автомобиля. Габариты стоянки по ширине рассчитываются: размер автомобиля + 1,0 м с каждого бока, на 2 машины учитывается + 0,8 м между ними.

Чертеж небольшой конструкции для стоянки или хозблока

Пример расчета навеса для машины среднего класса, ширина – 1600 -1750 мм, длина – 4200-4500 мм:

1600 /1750 + 1000 + 1000 = 3600/3750 мм – ширина навеса;

4200/4500 + 300 +300 = 4800/5100 мм – эргономичная длина, чтобы осадки не заливали площадку.

Расчет ширины навеса на две машины:

3600/3750 + 800 = 4400/4550 мм.

Зачастую, для авто строится арочный навес из поликарбоната своими руками, чертежи удобной конструкции на свайном фундаменте представлены ниже.

Пример, как построить навес для автомобиля своими руками, чертеж арочной металлоконструкции с поликарбонатной крышей

Беседки

Навесы для отдыха обычно устраивают в глубине участка, это отдельно стоящие конструкции на свайном, столбчатом, ленточном, плитном фундаменте. Выбор основания зависит от габаритов строения и характера грунта, это необходимо отразить в чертежах.

Средний размер беседки 3*4, 4*4, 4*6 м. Чтобы самостоятельно рассчитать конструкцию и сделать чертеж, следует учесть параметры:

• Для комфортного отдыха 1 человека необходимо 1,6-2 м 2 площади по полу.
• Если под навесом располагается мангал, то между печью и зоной отдыха рекомендуется оставить свободную площадку шириной 1000-1500 мм.
• Удобная ширина сидушки 400-450 мм.
• Эргономичный размер стола 800/1200 на 1200/2400 мм, индивидуальный расчет делается с учетом 600-800 мм на 1 человека.

Чертеж отдельно стоящего навеса-беседки из дерева

Основные правила для чертежей навесов

Выполняя чертеж навеса, следует учесть, что минимальна высота конструкции (от земли до нижнего края ската крыши) – 2000-2400 мм, максимальная зависит от вида кровельной системы.

Крыша – что учесть в чертежах

Выше мы подробно разобрали, как сделать расчет односкатной кровли для навеса, двускатная крыша рассчитывается по такому же принципу. Угол наклона зависит от выбора кровельного материала и климата в регионе:

• 45-60 о – снежный районы;
• 9-20 о – ветреные местности;
• 15-30 о – универсальный наклон скатов, подходят практически все виды кровельных материалов: профнастил, рубероид, мягкая черепица, шифер, поликарбонат, оцинкованное железо, металлочерепица, ондулин и пр.

Одно- и двухскатные крыши оптимальны для всех видов навесов из дерева, кирпича, бетона, камня, для кованых изделий. Для сварных металлический конструкций, все больше, устраивают арочную кровлю. Чтобы грамотно рассчитать навес из металлопрофиля своими руками, чертежи должны отражать, помимо размеров постройки, радиус дуги крыши.

Справедливости ради, скажем, что сварные и сборные металлоконструкции венчает не только арочная кровля, но и другие виды ферм. Расчет фермы для навеса, расчет конструкции навеса зависят от общих размеров постройки. Самостоятельно вычислить стропильную систему очень сложно, поэтому лучше воспользоваться онлайн калькулятором, обратиться к специалистам или взять за основу готовый проект стандартной фермы, как на фото ниже.

Пример, как сварить ферму для навеса, чертежи типовых конструкций

Материалы

Приведем стандартные материалы, которые подходят для всех типовых чертежей. Для деревянных навесов:

• Опоры, обвязка по периметру – брус профилированный или клееный, 100*100, 150-150 мм, оцилиндрованное бревно диаметром 200 мм. Расстояние между столбами 1,5-2,0 м.
• Стропила – доска обрезная 150*40 мм.
• Обрешетка – рейка 15-20*40, доска необрезная, фанера влагостойкая, ОСБ.

Чертеж деревянного навеса с расчетными размерами основных узлов конструкции

Металлические навесы:

• Вертикальные стойки – круглая труба диаметром 100-150 мм, пофилированная труба 50*50, 80*80 – для маленьких до 6 м конструкций, 100*100, 150*150* — для больших построек.
• Ферма для навеса, каркас (верхний и нижний пояс) – профтруба 40*40, 40*60, 30*60 мм – в зависимости от размера конструкции, толщина стенки 2-3 мм.
• Укосы и ребра жесткости фермы – металлопрофиль 50*25, 40*20, 25*25 мм, толщина – 2 мм.
• Обрешетка – профтруба 20*25, 20*40 мм.

Чертеж стандартного козырька

Инструкция, как спроектировать навес из поликарбоната своими руками – чертежи, фото, расчеты частной автостоянки

Обычно под поликарбонатную крышу делается каркас для навеса из профильной трубы с ребром 100*100 мм. Для точного расчета следует учесть снеговые и ветровые нагрузки. Чтобы рассчитать фермы для навеса своими руками, потребуются следующие данные:

• размер пролета;
• чертеж с общими габаритами фермы;
• расчетное сопротивление металла, Ry= 2,45 T/см 2 ;
• тип крепления узлов (болтовой, сварной);
• 01.07-85 СНиП нагрузки и воздействия;
• П-23-81 СНиП стальные конструкции.

Расчет фермы из профильной трубы для навеса:

Арочная ферма для навеса из поликарбоната, радиус проще вычислить графическим путем

Пролет между опорными столбами 6000 мм, расстояние между крайними узлами – 6500 мм, между нижним и верхним поясом высота 550 мм, стрела f=1,62 м, радиус – 4100. Отсюда длина профильной трубы нижнего пояса:

MH = π*R: 180, где

MH -размер трубы пояса снизу,

R - радиус дуги,

MH = 3,14*4,1*93,7147: 180 = 6,73 м.

Длина трубы верхнего пояса:

MH = 3,141*4,1*105,9776180 = 7,61 м.

Длина стержней на нижнем поясе при 12 пролетах:

L = 6.73:12 (кол-во пролетов) = 0.56 м.

Согласно расчетам, так будет выглядеть проект навеса из металлических конструкций

Для кровли навеса из поликарбоната потребуется рассчитать расстояние между обрешеткой. Вычисления потребуют СНиП, закон теоретической механики и сопромат, поэтому предлагаем готовую таблицу с расчетами специалистов.

Таблица размеров обрешетки навеса из металлопрофиля для разных регионов

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:

1. Прежде всего понадобится выбрать схему фермы. Для этого определяются будущие контуры. Очертания нужно выбирать исходя из основных функций навеса, материала и других параметров;
2. После этого надо будет определить габариты изготавливаемой конструкции. Высота будет зависеть от типа кровли и используемого материала, веса и других параметров;
3. Если размеры пролета превышают 36 м, понадобится произвести расчет для строительного подъема. В данном случае имеется ввиду обратный погашаемый изгиб от нагрузок на ферму;
4. Необходимо определить размеры панелей сооружения, которые должны соответствовать расстояниям между отдельными элементами, которые обеспечивают передачу нагрузок;
5. На следующем этапе определяется расстояние между узлами, которое чаще всего равняется ширине панели.

При произведении расчетов следуйте таким советам:

1. 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;
2. Для облегчения работы можно использовать готовые проекты, в которые останется лишь подставить имеющиеся значения.

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:

1. Для конструкций небольших размеров, ширина которых составляет до 4,5 м, понадобится использовать трубу из металла 40х20х2 мм;
2. Для конструкций, ширина которых составляет менее 5,5 м, нужно использовать трубу с размерами 40х40х2 мм;
3. 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

1. 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;
2. 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;
3. 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;
4. 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).

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.

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.

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.

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.