Металлический каркас для навеса расчет металлоконструкций

Как правильно рассчитать фермы для навесов: чертеж и правила сборки

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

Конструктивно навес крайне прост. Это

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

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

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

Металлические фермы для навесов ↑

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

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

Как выбрать материал и правильно варить их ↑

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

Подобное решение имеет ряд преимуществ:

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

На такой металлический каркас можно удобно и достаточно просто уложить практически любую обрешетку и кровлю.

Способы соединения профилей ↑

Как можно сварить навес

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

Безфасоночное сварное соединение обладает рядом достоинств:

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

Из минусов следует отметить необходимость наличия опыта проведения сварочных работ.

Крепление на болты

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

К основным преимуществам такого вида соединения относят:

Простую сборку; Отсутствие необходимости в дополнительном оборудовании; Возможный демонтаж.

Увеличивается вес изделия. Потребуются дополнительные крепежные детали. Болтовые соединения менее прочные и надежные, нежели сварные.

Как рассчитать металлическую ферму для навеса из профильной трубы ↑

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

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

Проектные работы выполняют на основе следующих исходных:

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

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%.

Источник статьи: http://stylekrov.ru/kak-pravilno-rasschitat-fermy-dlya-navesov.html

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.

Источник статьи: http://proekt-sam.ru/proektprogramms/programma-dlya-navesa.html