Как рассчитать количество материалов для опалубки

Выбираем доски для опалубки фундамента

Доски для опалубки

Основой любого строения является фундамент, от качества которого зависит прочность и надежность всей конструкции. Практически все типы фундаментов заливаются с помощью опалубки, для ее изготовления могут использоваться любые материалы. Застройщики, имеющие неограниченный бюджет строительства и профессиональные навыки, используют для этой цели пластик, металл и другие дорогостоящие материалы. Бюджетным вариантом можно назвать деревянную опалубку, которая является самой доступной и простой в изготовлении.

  • Какая доска нужна для опалубки
  • Выбор материала
  • Факторы, определяющие оптимальную толщину пиломатериала
  • Высота опалубки и шаг между стойками
  • Нагрузка от бетона
  • Как рассчитать количество досок для опалубки
  • Где лучше приобрести пиломатериал для опалубки

Какая доска нужна для опалубки

Чтобы получить качественную основу, которая станет гарантией безупречной эксплуатации дома, необходимо правильно выбрать элементы опалубочной конструкции, в том числе и доски.

Правильно сооруженная опалубка позволяет в результате получить надежное основание с точными размерами, соответствующим расположением и хорошим качеством застывшей поверхности. Все это во многом зависит от качества досок, выбранных для строительства опалубочной конструкции:

  • Для работы можно использовать обрезную и не обрезную доску, главное условие, чтобы сторона, прилегающая к бетону, была идеально гладкой. Для этой цели материал обстругивают и шлифуют. Гладкая поверхность доски для опалубки позволит получить ровную поверхность фундамента, что существенно упрощает дальнейшие работы с основанием.
  • Толщина досок определяется объемом заливаемого бетонного раствора, с увеличением бетонной массы возрастает толщина древесного материала. Следует помнить, что слишком тонкая доска может деформироваться, что станет причиной образования волнистой поверхности, исправить которую будет достаточно сложно. Доски для всей опалубки нужно выбирать одной толщины, чтобы получить необходимую точность конструкции. Если некоторые элементы не соответствуют определенным параметрам, то их следует подтесать.
  • Что касается длины досок, то лучше всего брать материал, длина которого превышает глубину траншеи на 2,5-3 см.
  • Ширина досок определяется конкретными условиями работы. Однако чаще всего используют пиломатериал, ширина которого составляет 15-20 см. Такие доски проще монтировать, и стоимость их немного меньше, кроме того широкая доска может деформироваться под воздействием бетона. Более узкие доски можно использовать при условии соответствия нормам длины и толщины.

к оглавлению ↑

Выбор материала

Деревянная опалубка является разборной конструкцией, которая при правильном уходе может использоваться несколько раз. Тем не менее, выбирая доски, следует обратить внимание на следующее:

Выбираем материал досок

  • Материал должен быть устойчив к растрескиванию, поэтому не следует останавливать выбор на мягкой древесине, включая березу и другие лиственные породы деревьев.
  • Не стоит использовать для строительства опалубки дубовые доски, так как этот материал имеет повышенную кислотность, а бетон под воздействием такой среды плохо схватывается.
  • Не рационально приобретать доски из ценной древесины, так как опалубка разбирается и очень редко используется в разумных целях.
  • По этой же причине не стоит возводить опалубку из первосортного материала.

Анализируя перечисленные факторы, можно сказать, что лучше всего для строительства опалубки подходит сосновая доска 3-4 сорта.

Большое значение имеет влажность используемого материала, в большинстве случаев этот параметр должен равняться 25%. Такое значение дает следующие результаты:

  • Сухой материал впитывает очень большое количество влаги из бетонного раствора, что приводит к снижению прочности фундамента.
  • Влажная доска меньше впитывает цементное молочко, следовательно, материал не потеряет своих качественных характеристик, и его можно будет использовать повторно.

к оглавлению ↑

Факторы, определяющие оптимальную толщину пиломатериала

Выбирая толщину досок для опалубки, многие стараются брать более толстый материал, объясняя это большей надежностью конструкции. Тем не менее, чтобы избежать перерасхода строительных материалов, важно знать, какие факторы влияют на толщину доски для опалубки.

Высота опалубки и шаг между стойками

Как уже говорилось выше, основную нагрузку дает бетонная масса и чем ее больше, тем большее давление испытывает опалубка. Количество бетона прямо пропорционально высоте основания, следовательно, чем выше фундамент, тем прочнее должна быть опалубка. Однако для большей прочности конструкции не обязательно брать толстые доски, достаточно уменьшить шаг между вертикальными стойками, которые устанавливаются для поддержки опалубочной системы.

Для наглядности можно рассмотреть несколько примеров, показывающих зависимость толщины досок от высоты опалубки и расстояния между стойками:

  • При высоте опалубки 0,5-0,7 м и шаге между стойками 0,3 м толщина доски может составлять 19 мм. При аналогичной высоте, но шаге, увеличенном до 0,7 м, необходим материал толщиной 40 мм.
  • Если подошва фундамента лежит на глубине 1-1,4 метра, а расстояние между стойками составляет 0,5-0,6 метра, то оптимальной считается толщина доски 40 мм. Увеличивая шаг до 1 метра на такой же глубине, толщина доски возрастает до 60 мм.
  • Фундамент высотой 1,5-1,9 метра заливается в опалубку из досок в 50 мм при условии, что стойки расположены с шагом 0,6-0,7 метра.

к оглавлению ↑

Нагрузка от бетона

Не меньшее значение при выборе толщины пиломатериала имеет динамическая нагрузка, возникающая при заливке бетонного раствора.

Бетон считается довольно плотной и тяжелой массой, которая, находясь внутри опалубочной конструкции, давит на стенки с силой около 2500 кгс/м 2 . Однако этим нагрузка на деревянную опалубку не ограничивается, к этому значению прибавляется динамическая нагрузка, имеющая следующее значение:

  • Масса, спускающаяся по лотку из бетонного миксера, оказывает давление 400 кгс/м 2 .
  • Если бетон подается из бетононасоса, то давление увеличивается до 800 кгс/м 2 .
  • Одноразовая подача бетона из бетономешалки объемом меньше 0,8 м 3 дает нагрузку 400 кгс/м 2 .
  • При увеличении указанного объема давление повышается до 600кгс/м 2 .

к оглавлению ↑

Как рассчитать количество досок для опалубки

Для точного определения необходимого количества пиломатериалов можно воспользоваться услугами строительной компании. Но также расчеты можно выполнить самостоятельно, зная длину и высоту опалубки, а также примерную толщину материала.

Рассчитываем количество досок для опалубки

Например, общая длина опалубки составляет 100 метров, ее высота равна 0,7 метра. Для такой высоты рекомендуется брать доски толщиной 0,04 метра. Зная все параметры, несложно высчитать необходимый объем пиломатериала:

Учитывая, что любой материал следует брать с небольшим запасом, необходимо приобрести 3-3,5 м 3 материала.

Где лучше приобрести пиломатериал для опалубки

Продажу пиломатериала осуществляют практически все строительные магазины. Но при ограниченном бюджете лучше обратиться к производителю. На пилорамах приобретают уже готовые доски по более низкой цене, а также можно заказать материал по определенным параметрам. Здесь же вполне возможно заказать доставку продукции на строительный объект.

Качество основания для дома во многом зависит от подготовительных работ, включая сборку опалубочной конструкции. Правильный выбор материала для этой цели гарантирует прочность и надежность всей конструкции.

Как рассчитать опалубку для строительства фундамента

Одним из важных элементов возведения основы дома, то есть фундамента, несомненно, является опалубка.

Схема опалубки фундамента по всему периметру.

Конструкция опалубки не слишком сложная, ее задача – придание будущей постройке прочности и формы.

Требования к ней следующие:

  • выдерживать давление бетонной основы;
  • сохранять изначальную форму конструкции;
  • не допускать утечки бетонной смеси;
  • простота сооружения.

В зависимости от роли в дальнейшем строительстве выделают следующие виды опалубки: съемная и несъемная.

Несъемная опалубка

Несъемную опалубку можно сделать в нескольких вариантах в зависимости от типа материала:

  • железобетонная;
  • деревянная;
  • из пенополистирола;
  • металлическая;
  • из подручных материалов.

Таблица размеров фундамента для строений.

Железобетонная – это один из дорогостоящих вариантов. Положительные стороны ее заключаются в том, что толщина самих плит снизит расход бетона, в то время как прочность конструкции останется неизменной. Но есть и отрицательные стороны – это тяжесть плит, которые не монолитны, и иногда их высоты может быть не достаточно, что осложнит строительство.

Деревянную опалубку можно соорудить как из цельных досок, так и из фанеры. Несомненными плюсами этого материала являются цена и легкость монтажа, а минусом – то, что возможно применение дополнительных материалов для усиления фундамента и соединений.

Пенополистирол – этот вариант один из самых удобных. В этом случае саму опалубку собирают из отдельных блоков, которые прочно стыкуются друг с другом. Она легко монтируется, обеспечивая дополнительную гидроизоляцию и утепление, кроме того, в зависимости от формы блоков, без проблем принимает любую необходимую форму. Из минусов можно отметить то, что в одиночку достаточно сложно собирать эту конструкцию, кроме того, цена оставляет желать лучшего.

Схема опалубки ленточного фундамента.

Металлическая – является самой дорогой и, в то же время, достаточно удобной. Ее конструкция обычно сооружается из стальных листов толщиной 1-2 мм, которые обладают достаточной гибкостью, чтобы им можно было придать любую необходимую форму. Она хорошо гидроизолирует фундамент. Помимо этого, при сооружение каркаса из арматуры металлическую опалубку можно просто приварить. Ну а к минусам относится высокая стоимость.

Опалубку из подручных материалов соорудить дешевле всего. К подручным материалам относятся: профнастил, шифер, трубы, любой другой материал, который в состоянии придать необходимую форму, а также достаточно герметичен, чтобы удерживать цемент. К несомненным преимуществам относится дешевизна, но сборка таких конструкций достаточно сложная, особенно если материал используется разный. В таком случае гораздо сложнее обеспечить герметичность, и, что самое главное, такая опалубка для фундамента будет обладать малой несущей мощностью, поэтому такой вариант лучше использовать для небольших построек.

Съемный аналог

Таблица расчета глубины фундамента.

Идеальным материалом для нее является дерево.
Этот материал тоже не является дешевым, но в дальнейшем его можно использовать для других строительных работ, например, для настила пола или сооружения других конструкций из дерева. В конце концов, ее можно взять в аренду. Помимо этого, если материал используется одинаковый, то он легко подгоняется и достаточно просто соединяется. Требуется минимум инструментов: молоток и пила. Есть и минусы – сложно создать закругления, если таковые нужны. Еще такую конструкцию сложно выровнять и установить строго вертикально, но тут вам в помощь отвес или гидроуровень. Чтобы усилить мощность конструкции, иногда используют распорки.

Способы расчета количества материалов

Чтобы рассчитать количество материала для возведения опалубки, используют два способа. Оба основаны на элементарной математике.

Схема изготовления щита опалубки.

В обоих случаях для начала необходимо измерить периметр траншеи, куда будет заливаться фундамент. Это вам поможет сделать обычная рулетка, измерительное колесо или дальномер. Далее следует обязательно решить для себя, какой высоты будет фундамент: 30 см, 50 см и т.д. Обязательно приплюсуйте к этой высоте дополнительные 20 см, так как опалубка в любом случае по высоте должна быть выше заливаемого фундамента. Лучше в качестве единицы измерения использовать м (0,5 м,0,7 м и т.д.). После этого измерьте толщину используемого для опалубки материала. Если речь идет о деревянной опалубке, то для нее обычно используют доску толщиной 25-30 мм (0,025 м).

Способ первый

Схема устройства ленточного фундамента.

Полученную длину фундамента сначала нужно удвоить (так как опалубка у нас идет с двух сторон траншеи). Теперь это число нужно умножить на высоту, уже с учетом припуска, и умножить на толщину в метрах. Так вы получите количество кубических метров доски.
Пример: Длина периметра – 80 м. Высота фундамента – 50 см. С учетом припуска – это 70 см, иначе 0,7 м. Толщина доски – 25 мм, иначе 0,025 м.
Производим подсчет: (80*2)*0,7*0,025=2,8 кубометров доски понадобится на изготовление опалубки. Но лучше в этом случае взять 3 кубометра, так как остаются обрезки, которые в дальнейшем все равно пригодятся.

Способ второй

Он основан на знании размеров доски (классические размеры: длина 6 м, ширина 100-150 мм, толщина 25-30 мм). Для подсчета периметр также нужно умножить на два, потом разделить на длину доски. Предполагаемую высоту опалубки делим на ширину доски. Полученные числа перемножаем друг с другом.

Пример расчета

Заданы параметры: длина фундамента – 80 м, толщина доски – 100 мм (0,1 м), длина – 6 м, высота фундамента – 50 см (с учетом припуска 70 см).
80*2/6*0,7/0,1=187 – досок вам понадобится.
Для справки: один кубометр доски содержит от 42 (150 мм ширина) до 64 (150 мм ширина) досок.

Помимо доски вам понадобится еще и брус. Его обычно ставят через каждые 0,5-0,7 м в зависимости от толщины доски, из которой изготавливается опалубка.

Металлическая высчитывается так же, как и деревянная, в зависимости от ширины листа.

Если вы решили использовать пенополистирол, то расчет производит специалист, исходя из плана фундамента, а при наличии очень сложных узлов в установке такой опалубки вам также может понадобиться помощь специалиста.

Не забудьте помимо основного материала приобрести всю необходимую фурнитуру: скобы, гвозди, арматуру и распорки. Без них никак не обойтись.

3D Расчет навеса

Инструкция для онлайн калькулятора расчета односкатного навеса

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

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

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

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

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

Читайте также:  Как сделать своими руками полку из дсп. Как смастерить своими руками большой шкаф-купе из древесно-стружечной плиты (ДСП)

Результаты расчета и их использование:

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

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

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

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

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

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

Результаты расчета и их использование:

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

Расчет арочного навеса из профильной трубы

Мало кто перед строительством небольших построек на участке делает все необходимые расчеты и, тем более, заказывает проект. Обычно просто берутся стандартные решения, надежности которых хватает с большим запасом. И это более чем рационально, когда речь идет о том же заборе из профнастила или небольшом хозблоке. Но расчет арочного навеса лучше сделать: все же, под кровлей постройки будут долго находиться люди или стоять автомобиль. Поэтому вы должны быть уверены в том, что крыша гарантировано выдержит даже сильные снегопады. А для этого нужно знать нагрузки.

Оглавление статьи

Расчет снеговой и ветровой нагрузки на арочный навес

По правилам, чтобы рассчитать арочный навес, нужно не только сделать расчет нагрузки на кровлю и подобрать под нее марку профлиста или поликарбоната, но и посчитать стальной каркас навеса по СП 16.13330.2017 «Стальные Конструкции». На практике этого обычно не делают, поскольку стандартные опоры из круглой или профильной трубы 80×80 мм или 100×100 мм и профили 40×40 мм для каркаса самой арки выдерживают намного большую нагрузку, чем необходимо. Во всяком случае, для навесов во дворе частного дома в южных и центральных регионах. Любые конструкции для северных территорий, а также большие навесы нужно рассчитывать по всем правилам, поскольку типовые решения для них не подходят.

Другое дело — снеговая и ветровая нагрузка. Тем более что такой расчет арки навеса при простой сводчатой кровле несложен. Эти нагрузки считаются по СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия», а если точнее — по разделам 10 и 11 этого норматива.

Снеговая нагрузка на арочный навес

Снеговая нагрузка считается по формуле:

ce — коэффициент сноса снега с крыш зданий, который для большинства некупольных крыш будет равен 1.

ct — термический коэффициент, который для зданий без повышенных теплопотерь через крышу равен 1.

Sg — нормативное значение веса снегового покрова на 1 м², который зависит от места строительства, кг/м²:

μ — коэффициент, зависящий от формы крыши.

Для арочных кровель коэффициент μ рассчитывается по одной из двух схем:

Первая схема — для арок, в которые можно вписать окружность. Вторая — для стрельчатых арок.

Но не спешите ужасаться. Если вы делаете расчет арочного навеса из поликарбоната или профнастила ради выбора толщины и марки кровельного материала, коэффициент μ нужно просто взять равным 1. Не разбираясь с углами и касательными. Сейчас объясним почему.

Коэффициент μ для круговой арки считается для двух ситуаций:

  • при равномерно распределенном снеговом покрове: μ1=cos(1,5α) по варианту 1;
  • при неравномерно распределенной нагрузке с образованием снеговых мешков: μ2=sin(3α) по варианту 2.

При этом учитывается наибольшая нагрузка.

Коэффициент μ1 вычисляют в каждой точке кровли, выбирая наибольший. Для арочных кровель с круговым сечением (когда в свод можно вписать окружность, даже если крыша будет лишь небольшой ее частью) μ2 вычисляют в точках, где α=30° и α=60°, а также в крайнем сечении покрытия. Порядок расчета стрельчатых арочных крыш отличается, но принцип такой же: вычисляют несколько значений μ и выбирают наибольшее.

Все это важно только в тех случаях, когда речь идет о проектировании зданий, ангаров и других крупных сооружений с арочными кровлями. Ну и для тех, кто делает расчет арочных навесов не только ради выбора марки профнастила, но и для подбора сечения профиля и структуры фермы. Для этого нужно знать нагрузку в каждой точке кровли.

Пример

Покажем, как рассчитать полукруглый навес из профнастила с шириной кровли 4 м, в свод которой можно вписать окружность радиусом 2,5 м. В этом случае точки с α=60° нет, в крайнем сечении этот угол равен 53,13°.

По коэффициенту μ1 все очевидно — наибольшее значение у косинуса при угле, равном , то есть в вершине дуги, где касательная совпадает с осевой линией. В этом случае μ1=cos(1,5×0°)=1. В крайних точках μ1 будет наименьшим и равно μ1=cos(1,5×53,13°)=0,179.

Коэффициент μ2 считаем в двух точках — крайней и при α=30°:

Итого, независимо от метода расчета и радиуса арки, коэффициент μ все равно берем равным 1.

Проще говоря, когда мы делаем расчет арочного навеса для установки его во дворе дома, то приходим к частному случаю, при котором S=Sg. Нормативный вес снегового покрова по районам приведен в таблице ниже.

Нормативные значения веса снегового покрова на 1 м²
Снеговые районыIIIIIIIVVVIVIIVIII
Sg, кН/м²0,51,01,52,02,53,03,54,0
Примечание

Чтобы перевести кН/м² в кг/м², нужно умножить на коэффициент 101,97. Или просто умножить на 100, если сильная точность расчетов не важна.

Причина выбора наибольшего коэффициента μ, несмотря на то что его значения в разных точках арки отличаются в несколько раз, проста: на кровлю обычно укладывают один и тот же материал, и он должен держать нагрузку в любой точке. Поэтому его подбирают по самой большой нагрузке, даже если она возникает всего в одном месте крыши. А вот когда нужно сделать расчет арки навеса из профтрубы, разница в нагрузке в разных точках кровли приобретает большое значение. От этого зависит толщина стенок и сечение профильных труб, а также конфигурация ферм. В этом случае их тоже можно взять с запасом, и для небольших построек так и делают. Но для промышленных и коммерческих строений, вроде ангаров или складов, такой подход значительно, в 1,5–2 раза увеличивает себестоимость строительства.

Пример

Снеговая нагрузка на полукруглый навес из профнастила, который устанавливают во дворе дома в Подмосковье (III снеговой район), будет равна 1,5×101,97=152,955 кг/м².

Ветровая нагрузка на арочный навес

Ветровую нагрузку рассчитывают по общей формуле:

где w — нормативная ветровая нагрузка, зависящая от района строительства, кПа:

Нормативные значения ветрового давления
Ветровые районыIaIIIIIIIVVVIVII
w, кПа0,170,230,300,380,480,600,730,85

k(ze) — поправочный коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления в зависимости от высоты ze, который берется по таблице:

Значения коэффициента k в зависимости от высоты местности ze
Высота ze, мКоэффициент k для типов местности
АВС
≤ 50,750,50,4
101,00,650,4
201,250,850,55
401,51,10,8
601,71,31,0
801,851,451,15
1002,01,61,25
1502,251,91,55
2002,452,11,8
2502,652,32,0
3002,752,52,2
Примечание
  • Местность типа А: открытые побережья морей, озер, водохранилищ, сельские местности при высоте построек менее 10 м, пустыни, степи, лесостепи, тундра.
  • Местность типа В: город, лес и другие местности, которые равномерно покрыты препятствиями высотой более 10 м.
  • Местность типа С: плотно застроенные городские районы со зданиями высотой более 25 м.

с — аэродинамический коэффициент.

Если с первыми двумя значениями все понятно, то с аэродинамическим коэффициентом возникают проблемы, поскольку в своде правил нет схемы для навеса с арочной кровлей. Поэтому ветровую нагрузку для таких конструкций считают, как для зданий с арочной кровлей. Для них аэродинамический коэффициент с будет равен:

где се1 и се2 определяют по графику ниже, а се3 равен −0,4.

Пример

Продолжим предыдущий расчет арочного навеса. Ширина l навеса равна 4 м, высота опор h12 м, высота арки f1 м. Для определения се1 и се2 по графику посчитаем коэффициенты: f/l=1/4=0,25, h1/l=2/4=0,5. Следовательно, се1 будет равен либо −0,8, либо примерно 0,13 (нагрузку считают с каждым коэффициентом и выбирают наибольшую), а се20,95. Рассчитаем аэродинамический коэффициент:

Больший коэффициент се2 берем для расчетов. Поскольку Подмосковье относится к первому ветровому району, w=0,23 кПа. Так как навес меньше 5 м высотой, а пригород относится к территории типа В, k(ze) равен 0,5.

Как видно из примера, для арочных навесов, которые ставятся на неветренных территориях, расчетом ветровой нагрузки часто можно пренебречь.

Суммарная нагрузка на кровлю арочного навеса будет равна 152,955+0,0782≈153 кг/м². Профнастил С21 выдерживает до 195 кг/м² при схеме опирания 4 и шаге 1,8 м, поэтому для перекрытия навеса оптимально выбрать эту марку профлиста.

Расчет количества материала для арочного навеса

Посчитать количество кровельного материала для арочного навеса сложнее, чем для обычного укрытия с односкатной или двускатной крышей. Для таких кровель расчет материала начинают с вычисления площади ската. Для арочной крыши это не первый этап — сначала ее нужно «развернуть» на плоскость, чтобы получился прямоугольник, площадь которого нас и интересует. Одна сторона этого прямоугольника известна — это длина навеса. Вторая сторона — это длина дуги арки, и ее нужно рассчитать.

Если арочная кровля — часть окружности, то рассчитать дугу арки для навеса можно по формуле:

L — длина дуги, м;

α — угол сегмента, рад;

R — радиус окружности, м.

Обычно угол сегмента и радиус окружности неизвестен. Зато можно напрямую измерить высоту арки h и хордуl — ширину навеса. Тогда:

Сложновато выглядит, не правда ли? Особенно пугающе смотрится арксинус, с которым и ученики выпускных классов не так часто встречаются. Поэтому мы решили облегчить вам задачу и сделали онлайн-калькулятор, который за вас рассчитает длину дуги арки для навеса:

Онлайн-калькулятор для расчета длины дуги арочного навеса

Просто введите высоту арки и ее ширину и нажмите на кнопку «Рассчитать», а остальное программа сделает за вас. Калькулятор считает только простые арки, высота которых меньше или равна половине ширины. Если у вас арочный навес с вертикальными участками по бокам, то считайте длину самой арки и длину этих стенок отдельно.

Теперь наконец, о непосредственном расчете материала на арочный навес из металлопрофиля. Рассчитанную длину дуги нужно умножить на длину навеса. Так мы получим площадь поверхности навеса, которую и будем застилать кровельным материалом. Дальше ее просто нужно разделить на полезную площадь листа выбранной марки профнастила. В отличие от полной площади, которую получают простым перемножением ширины листа на его длину, для расчета полезной площади используют размеры с учетом боковых нахлестов. Но если будут еще и поперечные нахлесты, то количество материала нужно будет увеличить на 15%.

Пример

Продолжим расчеты. Ширина нашего навеса — 4 м, высота арки — 1 м, следовательно, длина дуги равна 4,64 м. При длине навеса 6 м площадь поверхности кровли будет равна 4,64×6=27,84 м. Допустим, для перекрытия навеса будет использоваться профнастил С21. Длину листа берем с небольшим запасом — 4,7 м. Поскольку полезная ширина выбранной марки профнастила ровно 1 м, для навеса понадобится 6 таких листов.

Количество профильных труб для навеса зависит от проекта. Как правило, это:

  • 4–6 опорных труб 80×80 или 100×100 мм;
  • профиль 40×40 мм для дуг по одной штуке на каждый метр длины навеса;
  • профиль 60×30 мм или 40×40 мм для раскосов и боковых ферм.

Советуем считать профильные трубы в штуках, а не в метрах — так меньше вероятность ошибиться. Кроме того, при заказе готового комплекта профилей, вам не нужно будет тратить время на разметку труб и самостоятельную резку. Нужно будет просто собрать каркас навеса как конструктор.

Что в итоге

Расчет арочных навесов редко делают полностью — фермы считают только для ответственных или крупных объектов, но никак не для небольших построек во дворах частных домов. Для таких строений достаточно посчитать снеговую и ветровую нагрузки. Это нужно, чтобы выбрать подходящую марку профлиста или вид сотового/профилированного поликарбоната.

Читайте также:  Какое средство для выгребных ям лучше: обзор живых бактерий, антисептиков и химии

Кроме того, делают расчет материалов для арочных навесов из металлопрофиля. Он не так прост, как для обычных односкатных и двускатных кровель, поскольку скругленную поверхность нужно «развернуть» на плоскость. Но это не невыполнимая задача: нужно просто подставить значения в формулу или воспользоваться нашим онлайн-калькулятором.

Полезная статья? Сохраните ее в соцсетях, чтобы не потерять ссылку!

Программа для расчёта навеса

Перед строительством металлоконструкций необходимо выполнить расчёт прочности будущего сооружения. Применение специализированного софта позволит подобрать правильное сечение, создать нагрузку, рассчитать кручение в пространстве сложной конструкции и перемещение узловых точек.

Большинство программ, созданных для этих целей, платные. Суммы за лицензии разработчики запрашивают немалые.

Но в свободном доступе есть бесплатные калькуляторы и полноценные программы для Windows и даже Android. Их функционал значительно уступает профессиональным платным решениям, но за неимением последних такой софт становится очень полезным для создания навеса из профильной трубы.

Программы для расчёта навеса на Windows

Простые программы, которые помогают в расчёте веса конструкций из металлического профиля:

Metcalc

Онлайн-калькулятор Metcalc с бесплатным доступом для расчёта массы металлических изделий. Для работы в нём достаточно задать основные технические параметры (длину и сортамент, габариты и толщину стенок профиля).

В программу заложены все существующие ГОСТы, она выдаёт стабильно точные результаты. Также она умеет делать обратные расчёты, то есть при указании массы и типоразмера выдаёт длину проката.

«Перпендикуляр.про»

Программа perpendicular.pro отличается от предыдущих тем, что позволяет производить расчёт материалов для арочных конструкций. Программа предельно проста в использовании. Нужно задать основные параметры арки (ширина, длина и высота) и нажать «рассчитать».

После этого пользователь получает общую длину изгиба и полную площадь навеса. Минус калькулятора – отсутствие в расчётах радиуса изгиба.

Программа для расчётов арочного навеса

Sopromat.org

Программа «Сопромат», которая умеет выполнять полноценные расчёты металлоконструкций. Софт бесплатный и подходит для вычисления параметров статически неопределённых рам, балок и ферм. Для расчётов она использует метод конечных элементов.

Сервис подойдёт практикующим строителям-инженерам и студентам для создания курсовых и дипломных работ.

Функционал программы достаточно широкий и включает:

  • расчёт реакции у опор;
  • определение перемещений в узлах;
  • строительство эпюр (Q, M, P);
  • сохранение чертежей и эскизов в разных форматах;
  • экспорт созданных файлов в DXF чертежах.

Программа-конструктор для проектирования навесов

Sopromatguru

Функционал этой программы Sopromatguru частично доступен бесплатно. Возможностей этого сервиса хватает даже для инженеров. Он умеет рассчитывать статически определимые системы, определять перемещения в узлах, рассчитывать реакции опор, реакции эпюры и сохранять ссылку на результаты расчётов.

Пока программа используется для расчёта горизонтальных балок, но, по заверениям разработчиков, скоро в ней будет доступен расчёт ферм.

Стоимость программы можно назвать символической. Платить нужно за каждый произведённый расчёт. У сайта приятный интуитивно понятный интерфейс, что облегчает рабочий процесс.

Стартовая страница «Сопроматгуру»

«Ферма»

Полностью бесплатная десктоп-программа. Умеет рассчитывать плоские статически определённые и неопределённые фермы, сохранять полученные результаты.

Проект начинается с задания геометрических параметров фермы, в которые входят размеры стержней, точки присоединения и положение раскосов, возможные нагрузки и высоты.

Программа в расчётах использует метод вырезания узлов, что позволяет с высокой точностью определять реакции опор и усилия в стержнях.

Программа для расчёта навеса из профильной трубы

SCAD Office

Программный комплекс SCAD office с большим количеством функций, созданный специально для профессионалов. В его состав включено несколько утилит, которые умеют вычислять параметры отдельных элементов стальных, деревянных и даже каменных конструкций.

С их помощью можно проектировать монолитные железобетонные перекрытия, строить сечения и рассчитывать коэффициенты постели строения и многое другое. Программа платная, как и большинство профессионального софта.

Программы для расчёта навесов на Android

Полноценно заменить компьютер смартфоны и планшеты не в состоянии, но программные решения тут тоже многообразны. Можно отыскать софт, который поможет при проведении работ по расчету металлоконструкций.

Несколько примеров таких программ:

«Калькулятор металлопроката 3.0.1»

Программа для смартфона с широким функционалом. В ней можно рассчитать материал для строительства навеса по длине, массе или площади. В библиотеке доступны круглые и прямоугольные трубы, арматура, швеллеры, уголки, плоские листы, крепёж и многое другое.

Типоразмеры изделий задаются по сортаменту или по исходным значениям с указанием типа материала. Приложение умеет сохранять расчёты и пересылать их по электронной почте.

«Расчёт нагрузок»

Пожалуй, это самое полезное приложение на Андроид, стабильно работающее и выполняющее заявленные разработчиками функции.

Его можно использовать для расчёта допустимых нагрузок, прочности и длин пролётов нагружаемой конструкции. Здесь можно выбрать форму, размер и тип материала. Программа подойдёт для проведения прикидочных расчётов на объекте.

Как правильно рассчитать навес из металла

Если у застройщика нет опыта в расчётах таких конструкций, то к проектированию нужно отнестись с большим вниманием, так как от результатов вычислений будет зависеть прочность и надёжность всего сооружения.

Готовый навес должен быть очень жёстким и прочным, чтобы справляться не только с собственной массой, но и снеговыми и ветровыми нагрузками, характерными для региона застройки. Расчёты можно делать в любой программе или вручную по формулам.

В первую очередь в проекте необходимо учесть все вводные данные:

  1. Тип (форма) крыши. От этого параметра будет зависеть конфигурация ферм и поясов каркаса. Для навеса крышу чаще всего делают односкатной или арочной. В первом случае и строительство, и расчёты произвести проще всего. Форма крыши определяет и тип кровельного материала. Например, не подойдет профнастил на арочный навес с малым радиусом, так как он имеет ограничения на изгиб, зависящие от формы профиля и размера волны. В этом случае используют мягкую черепицу или поликарбонат.
  2. Общие размеры конструкции и планировка участка. Эти данные помогут определить точки установки несущих опор конструкции и понять, с каким шагом будут установлены фермы. Длина пролётов покажет, насколько мощными и габаритными должны быть фермы.
  3. Угол наклона и коэффициент скольжения кровельного материала. Эти показатели дают понять, как хорошо снег будет сходить с навеса. Для проведения таких расчётов также необходимы данные об экстремальных точках ската и их удалённости друг от друга. Посчитать всё это без программного обеспечения очень сложно.
  4. Полные и полезные размеры частей кровельного материала, расстояние между точками установки крепежа. Это основные параметры, которые задают шаг поясов обрешётки (прогонов) в стропильной системе навеса.

Получив все исходные данные, можно начинать расчёты. Стартуют они с определения параметров прогонов, которые нужно проверить на прогиб. Для этого находят равномерно распределённую, линейную нагрузку (на прогон будут действовать собственная масса, вес снега и профлиста или любого другого кровельного материала).

Чтобы нагрузку на квадратный метр перевести в линейную, нужно умножить её величину на ширину грузовой площади. Ширина грузовой площади рассчитывается по расстоянию между прогонами.

Как видно из чертежа, наименьшая ширина нагрузки у крайних балок П1 и П5. Это значение равно расстоянию между прогонами, разделённому на 2. Срединные прогоны, если расстояние между ними строго одинаковое, будут нести в два раза большую грузовую площадь.

По схеме это значение определяется как А2+Б2 и так далее. Чтобы не утруждать себя дополнительными расчётами, нужно разбить пролёт на одинаковые отрезки. Для профнастила оптимальный шаг поясов составляет 0,5 м. Поэтому можно взять это значение как ширину грузовой площади и для крайних поясов, так как их делают из того же материала.

Пример расчёта

Для примера возьмём профлист, средняя нагрузка от которого на квадрат составляет 5,4 кг. Умножаем это значение на 0,5, и получаем 2,7 кг/м. Далее нужно полученное число умножить на коэффициент безопасности нагрузки 1,05. В цифрах — 2.7*1,05=2,835 кг/м.

Аналогично вычисляем линейную нагрузку от снега (это значение зависит от региона): 50*0,5*1,4=35 кг/м. Коэффициент безопасности по нагрузке от снега составляет 1,4.

Далее складываем нагрузки и получаем общую линейную нагрузку на каждый метр прогона: 2,835+35=37,835кг/м.

Теперь идём в любой из калькуляторов, подходящих по функционалу и вычисляем прочность прогона. Программа будет учитывать вес самого прогона и выдаст варианты изделий по ГОСТу, способных нести соответствующие нагрузки.

В калькуляторе указывается длина элемента, которая задаётся запланированным расстоянием между стропилами (фермами).

В таблице Д.1 документа СП20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» указан способ определения максимального прогиба в зависимости от его длины.

Программа для расчёта ферм для навесов и козырьков «Ферма» знает все указанные в таблице порядки и данные

Предположим, расстояние между несущими фермами составляет 2 500 мм. Это значение нужно разделить на 150. Получаем 16,66 мм – это максимально допустимый прогиб для прогона такой длины.

Забив все значения в калькулятор, где уже определён тип трубы, получаем фактический прогиб прогона. Сопоставив его с эталонным, определяем, справится ли элемент с нагрузкой. Если прогиб превышен, ставим более прочные трубы и повторяем расчёты.

Далее по аналогии рассчитываем нагрузку на сами фермы, добавив в расчёты их собственную массу.

Завершается расчёт определением параметров стоек. За основу берётся стойка, расположенная ближе всего к центру нагрузки.

При расчёте используется значение площади нагрузки, так как опора представляет собой точку, на которую оказывается давление со всех сторон, и нет линейного распределения давящих сил.

Получаем площадь нагрузки, перемножив между собой перпендикулярные оси нагрузки, разделённые на 2. Полученное значение будет в кг/м 2 .

Далее площадь нужно поочерёдно умножить на массу (на м 2 ) профлиста, снега, прогонов и ферм. Полученные значения умножаются на коэффициенты безопасности, а затем складываются. Результат нужно перевести в килоньютоны, умножив на 10 и разделив на 1000.

Все полученные значения и планируемая высота стоек вносятся в калькулятор, который выдаёт параметры профтрубы.

Узнайте из видео: как подобрать профтрубу для навеса.

Заключение

Даже если стенки собранного навеса не будут обшиваться отделочными материалами, свободно стоящему каркасу необходимо задать пространственную прочность. Для этого добавляются укосы из той же трубы, что была использована для стоек.

Также по углам навеса можно использовать декоративные кованые элементы или фермы. При работе с металлом лучше использовать сварные соединения, так как они более надёжные.

Как правильно рассчитать фермы для навесов: чертеж и правила сборки

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


Конструктивно навес крайне прост. Это

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

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

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

Металлические фермы для навесов ↑

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

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

Как выбрать материал и правильно варить их ↑

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

Подобное решение имеет ряд преимуществ:

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

Способы соединения профилей ↑

Как можно сварить навес

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

Безфасоночное сварное соединение обладает рядом достоинств:

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

Из минусов следует отметить необходимость наличия опыта проведения сварочных работ.

Крепление на болты

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

К основным преимуществам такого вида соединения относят:

    Простую сборку; Отсутствие необходимости в дополнительном оборудовании; Возможный демонтаж.
    Увеличивается вес изделия. Потребуются дополнительные крепежные детали. Болтовые соединения менее прочные и надежные, нежели сварные.
Читайте также:  Кованая кровать с балдахином, в чем ее преимущества и недостатки

Как рассчитать металлическую ферму для навеса из профильной трубы ↑

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

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

Проектные работы выполняют на основе следующих исходных:

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

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

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

Как сделать ферму из поликарбоната ↑

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

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

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

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

арочные навесы фото

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

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

Пример расчета металлической фермы из профильной трубы ↑

Расчет такого изделия предполагает:

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

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

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

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

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

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

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

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

Расчет арочной фермы ↑

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

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

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

После подстановки имеем:

3,14•410•160:180 = 758 (см).

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

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

Расчет арочной фермы из профильной трубы онлайн ↑

Как рассчитать длину дуги для навеса под поликарбонат ↑

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

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

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

Расчет навеса из поликарбоната и профильной трубы: простые формулы

Тема этой статьи — расчет навеса из поликарбоната своими руками. Нам предстоит научиться вычислять основные параметры конструкции, связанные с ее прочностью и размерами. Итак, в путь.

Именно этот тип навесов нам предстоит обсудить.

  1. Что вычисляем
  2. Обрешетка и толщина покрытия
  3. Арка
  4. Расчет по радиусу и сектору
  5. Расчет по хордам
  6. Расчет сечения при известной нагрузке на изгиб
  7. Заключение

Что вычисляем

Нам предстоит научиться рассчитывать:

  • Толщину поликарбоната и шаг обрешетки в зависимости от предполагаемой снеговой нагрузки на квадратный метр.
  • Размеры покрытия арки (что с точки зрения геометрии сводится к расчету длины дуги).

Уточним: мы исследуем способы расчета дуги для известных радиуса и угла сектора, а также для случая, когда нам известны лишь расстояния между крайними точками поверхности арки.

  • Минимальное сечение трубы при известной нагрузке на изгиб.

В этом порядке и двинемся дальше.

Обрешетка и толщина покрытия

Начнем с расчета на снеговую нагрузку.

Прежде, чем выяснить, как рассчитать навес из поликарбоната, мы сформулируем пару допущений, на которых основан расчет.

  1. Приведенные данные актуальны для качественного материала без признаков разрушения ультрафиолетом. Поликарбонат без УФ — фильтра становится хрупким уже через 2-3 года эксплуатации на свету.

Отсутствие ультрафиолетового фильтра вызывает ускоренное разрушение поликарбоната.

  1. Мы сознательно пренебрегаем ограниченной деформационной устойчивостью обрешетки, считая ее абсолютно прочной.

А теперь — таблица, которая поможет подобрать оптимальную толщину поликарбоната и шаг обрешетки.

Нагрузка, кг/м2Размеры ячейки обрешетки при толщине поликарбоната, мм
681016
1001050х7901200х9001320х9201250х950
900х900950х9501000х10001100х1100
820х1030900х1100900х1150950х1200
160880х6601000х7501050х7501150х900
760х760830х830830х830970х970
700х860750х900750х950850х1050
200800х600850х650950х7001100х850
690х690760х760780х780880х880
620х780650х850700х850750х950

Расчет по радиусу и сектору

Как рассчитать арку для навеса в том случае, если нам известны радиус изгиба и сектор дуги?

Арочный навес.

Формула будет иметь вид P=pi*r*n/180, где:

  • Р — длина дуги (применительно к нашему случаю — длина листа поликарбоната или профильной трубы, которая станет элементом каркаса).
  • pi — число «пи» (в расчетах, в которых не требуется крайне высокая точность, обычно принимаемое равным 3,14).
  • r — радиус дуги.
  • n — угол дуги в градусах.

Давайте в качестве примера вычислим своими руками длину арки навеса с радиусом 2 метра и сектором 35 градусов.

P = 3,14*2*35/180=1,22 метра.

В процессе работы нередко возникает обратная ситуация: необходимо подогнать радиус и сектор дуги под фиксированную длину арки. Причины понятны: цена поликарбоната достаточно велика для того, чтобы количество отходов хотелось минимизировать.

Очевидно, в этом случае произведение сектора и радиуса будет равным P/pi*180.

Попробуем подогнать арку под стандартный лист длиной 6 метров. 6/3,14*180=343,9 (с округлением). Дальше — простой подбор значений с калькулятором в руках: к примеру, для сектора дуги в 180 градусов можно взять радиус равным 343,9/180=1,91 метр; при радиусе в 2 метра сектор будет равен 343,9/2=171,95 градусов.

Расчет по хордам

Как выглядит расчет конструкции навеса из поликарбоната с аркой в том случае, если мы располагаем лишь информацией о расстоянии между краями арки и ее высоте?

В этом случае применяется так называемая формула Гюйгенса. Чтобы воспользоваться ей, мысленно поделим хорду, соединяющую концы арки, пополам, после чего проведем в середине перпендикуляр к хорде.

Точка С расположена точно в середине отрезка АВ. Точка М находится в месте пересечения перпендикуляра к отрезку АВ, проведенного из точки С, с линией дуги.

Сама формула имеет вид Р=2l+1/3*(2l-L), где l — хорда АМ, а L — хорда АВ.

Важно: расчет дает приблизительный результат. Максимальная погрешность составляет 0,5%; чем меньше угловой сектор арки, тем меньше погрешность.

Давайте выполним расчет длины арки для случая, когда АВ = 2 м, а АМ — 1,2 м.

Расчет сечения при известной нагрузке на изгиб

Вполне жизненная ситуация: часть навеса представляет собой козырек известной длины. Мы можем приблизительно оценить пиковую снеговую нагрузку на него. Как подобрать для балок профильную трубу такого сечения, чтобы она не согнулась под нагрузкой?

На фото — последствия неправильного расчета.

Обратите внимание! Мы намеренно не затрагиваем то, как рассчитать нагрузку на навес. Оценка снеговой и ветровой нагрузки — вполне самодостаточная тема для отдельного материала.

Для расчета нам понадобятся две формулы:

  1. М=FL, где М — изгибающий момент, F — приложенная к концу рычага сила в килограммах (в нашем случае — вес снега на козырьке), а L — длина рычага (длина балки, на которую приходится нагрузка от снега, от края до точки крепления) в сантиметрах.
  2. M/W=R, где W — момент сопротивления, а R — прочность материала.

И чем нам поможет это нагромождение неизвестных значений?

Само по себе — ничем. Для расчета недостает некоторых справочных данных.

Марка сталиПрочность (R), кгс/см2
Ст32100
Ст42100
Ст52300
14Г22900
15ГС2900
10Г2С2900
10Г2СД2900
15ХСНД2900
10ХСНД3400

Справка: для профтрубы обычно используются стали Ст3, Ст4 и Ст5.

Теперь на основе имеющихся у нас данных можно вычислить момент сопротивления изгибу профильной трубы. Давайте так и сделаем.

Предположим, что на двухметровом козырьке навеса с тремя несущими балками из стали Ст3 скапливается 400 килограммов снега. Для упрощения расчетов условимся, что вся нагрузка приходится на край козырька. Очевидно, нагрузка на каждую балку составит 400/3=133,3 кг; при двухметровом рычаге изгибающий момент будет равным 133,3*200=26660 кгс*см.

Теперь вычислим момент сопротивления W. Из равенства 26660 кгс*см/W=2100 кгс/см2 (прочность стали) вытекает, что момент сопротивления должен быть равен как минимум 26660кгс*см/2100 кгс/см2=12,7 см3.

Каким образом значение момента сопротивления приведет нас к размерам профтрубы? Через таблицы сортамента, содержащиеся в регламентирующих размеры квадратной и профильной труб ГОСТ 8639-82 и ГОСТ 8645-68. Для каждого размера в них указан соответствующий ему момент сопротивления, причем для прямоугольного сечения — по каждой из осей.

Сверившись с таблицами, мы выясним, что минимальный размер квадратной трубы с нужными характеристиками — 50х50х7,0 мм; прямоугольной (при вертикальной ориентации большей из сторон) — 70х30х5,0 мм.

Альтернативное решение — сварка ферм из трубы меньшего размера.

Заключение

Надеемся, что не переутомили читателя обилием сухих цифр и формул. Как всегда, дополнительную информацию о методиках расчета и конструирования навесов из поликарбоната можно почерпнуть в видео в этой статье. Успехов!

Оцените статью
Добавить комментарий