Снеговая нагрузка навесы конструкции

Расчет снеговых и ветровых нагрузок

Навесы и козырьки должны быть не только красивыми, но и прочными — устойчивыми к воздействию, как внешних природных факторов (снега, ветра), так и собственного веса конструкции.

Для того чтобы обеспечить высокую прочность металлических изделий, изготовление навесов в компании Wood Glass начинается с составления проекта будущей конструкции. Расчеты прочностных характеристик проводятся методом конечных элементов на основании СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». При этом учитывается регион, в котором будут эксплуатироваться металлоконструкции. В зависимости от географической зоны определяется значение веса покрова снега на 1 кв. метр, а затем рассчитываются максимальные показатели снеговых и ветровых нагрузок.

Так как снеговые нагрузки, наряду с давлением собственного веса конструкции, представляют наибольшую опасность для целостности конструкции, мы более детально рассмотрим именно этот момент.

Москва и МО относятся к III-му снеговому району. Согласно 10-му разделу СНиП максимальный вес снегового покрова на 1 квадратный метр в этой снеговой зоне равен 1,80 кПа или 180 кг/кв. метр. Средняя плотность снега при стойком морозе составляет до 450 кг/куб. м, а во время весенней оттепели увеличивается до 600-700 кг/куб. м. Это соответствует примерно 40-мм покрову снега. При изготовлении козырьков и навесов для большей надежности мы закладываем более высокий показатель снеговых нагрузок. По такому же принципу рассчитываются и ветровые нагрузки.

По результатам расчетов получаются значения прогибов, колебаний и напряжений системы, после чего подбираются материалы и комплектующие, соответствующие максимальным природным нагрузкам, а также нагрузкам собственного веса.

Источник статьи: http://wood-glass.com/articles/raschet_snegovyih_i_vetrovyih_nagruzok_dlya_metallokonstruktsiy/

Строительные калькуляторы — ProstoBuild.ru

Расчет навеса

Здравствуйте, уважаемые читатели! В данной статье я решил использовать уже опубликованную ранее информацию и онлайн расчеты для расчета навеса из металлоконструкций.

Навес можно использовать для различных целей, но пусть это будет навес для автомобиля.

Итак, основная наша задача – это определиться в размере сечения наших несущих конструкций. На каждую конструкцию мы будем собирать нагрузки, и рассчитывать отдельно. Расчет будем вести сверху вниз, т.е. сразу прогоны, потом балки и стойки. Это делается для того, чтобы при расчете стоек мы уже знали вес вышележащих конструкций (балки и прогоны).

Прогон будем рассчитывать на прочность и прогиб

Для расчета прогонов нам надо будет знать линейную равномерно распределенную нагрузку на него и расчетную схему.

Прогон будет привариваться в месте укладки к балке, значит, это будет шарнирное соединение и расчетная схема соответственно «шарнир-шарнир».

На прогон будут действовать нагрузки от веса профлиста, собственного веса прогона и снеговой нагрузки.

На рисунке показана грузовая площадь рассчитываемого прогона.

Для того, чтобы нагрузку на квадратный метр перевести в линейную, нам надо будет умножить ее на ширину грузовой площади.
— линейная нормативная нагрузка от профлиста = 5,4 кг/м2 * 1,003 м = 5,42 кг/м

Для получения расчетной нагрузки – умножим нормативную на коэффициент безопасности по нагрузке (для металлических конструкций он равен 1,05).
— линейная расчетная нагрузка от профлиста = 5,42 кг/м * 1,05 = 5,69 кг/м

Дальше таким же способом находим расчетную линейную нагрузку от снега (коэффициент надежности по снеговой нагрузке 1,4):

Итоговое значение линейной нагрузки будет следующее:

Затем рассчитываем прогон на прочность, подбирая то или иное сечение с небольшим запасом (в онлайн расчет уже входит нагрузка от собственного веса конструкции).

В итоге расчета на прочность у нас получился швеллер № 5П по ГОСТ 8240-89.

Теперь рассчитаем данный прогон на прогиб. Заглянув в СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия», видим, что максимальный прогиб для нашего 3-ех метрового прогона рассчитывается как l/150=3000/150=20 мм.

Значит делаем вывод — прогон из 5 швеллера устраивает нас как по прочности, так и по прогибу.

Балку будем рассчитывать ту, которая лежит на оси 2, потому что грузовая площадь, а, следовательно, и нагрузка у нее будет самая большая.

Опираться балка будет на накладку на конце стойки. Накладка приварена к стойке, а балка будет приварена к накладке. Значит опирание опять шарнирное и расчетная схема «шарнир-шарнир».

Нагрузки, которые будут действовать на балку:
— снеговая нагрузка = 50 кг/м2 * 3 м * 1.4 = 210 кг/м
— нагрузка от профлиста = 5,4 кг/м2 * 3 м * 1,05 = 17,01 кг/м
— нагрузка от веса прогонов (12 метров прогонов попадают в грузовую площадь, масса одного метра 8,59 кг) = 12 м * 8,59 кг/м * 1,05 = 108,23кг.

Запишем эту нагрузку как линейно распределенную на 3 метра: 108,23 кг / 3 м = 36,08 кг/м.
— нагрузка от собственного веса балки (учитывается в онлайн расчете)

Итоговая нагрузка на балку будет:

Далее опять по нашему онлайн расчету на прочность подбираем сечение:

По расчету видим, что данная балка по прочности проходит с хорошим запасом. Теперь рассчитаем ее на прогиб (максимально допустимый прогиб для балки равной 3м опять же выходит 3000/150=20 мм).

Исходя из двух расчетов видно, что балка 10Б1 проходит с хорошим запасом. В целом сечение можно уменьшить, но в качестве примера оставим эту балку

Получился двутавр №10Б1 по СТО АСЧМ 20-93.

Со всех стоек рассчитывать мы будем самую неблагоприятную (самая высокая и самая нагруженная). Это будет стойка 2-Б. Ее высота составит 2700 мм, а грузовая площадь будет 3 м * 1,5 м = 4,5 м2.

На данную грузовую площадь будут действовать сосредоточенные расчетные нагрузки от:
— профлиста = 5,4 кг/м2 * 4,5 м2 * 1,05 = 25,52 кг
— массы прогонов = 6 м * 8,59 кг/м * 1,05 = 54,12 кг (6 метров прогонов попадают в грузовую площадь)
— массы балки (ее можно рассчитать в Расчете массы металла, учитывая тот факт, что в грузовую площадь попадает 1,5 метра балки) = 11,92 кг * 1,05 = 12,52 кг

Итоговая нагрузка на стойку будет следующей:

Переведем в килоньютоны: 419,4 кг * 10 Н/кг /1000 = 4,194 кН.

Снизу стойка приварена к пластине, которая на 4 анкерах крепится к бетону, поэтому соединение будет шарнирное, и сверху, как мы уже выяснили, тоже шарнирное соединение с балкой. Значит, расчетная схема будет «шарнир-шарнир».

Далее на нашем Онлайн расчете стойки рассчитаем сечение стойки из профильной трубы, к примеру, 40х1.5:

Как видно на рисунке, принята профильная труба сечение 50х50 и толщиной стенки 2 мм.

Даже если наш каркас не будет обшиваться со всех сторон, а, следовательно, и не будет существенных ветровых нагрузок, то мы все равно должны позаботиться о пространственной жесткости навеса.

Для этого в обоих направлениях расставим связи из профильной трубы (такой же, как применялась для стоек). По осям А и Б будет крестовая связь, а по осям 1, 2 и 3 поставим горизонтальную связь, для нормального проезда автомобиля.

Если вам понравилась эта статья – пишите комментарии, делитесь ей с друзьями и мы обязательно напишем еще!

Источник статьи: http://prostobuild.ru/raschet/145-raschet-navesa.html

Сбор нагрузок от снега. Снеговой мешок.

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:

μ = 0,71

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

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

S₀ = 160 кг/м 2 – согласно исходным данным,

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

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

S₀ = 160 кг/м 2 – согласно исходным данным,

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».

Проверим, нужно ли учитывать местную нагрузку у перепада (здесь и ниже величина S₀ берется в кПа):

h = 1 м > S₀/2h = 1.6/(2*1) = 0.8 м – учитывать местную нагрузку необходимо, коэффициент μ определять нужно. (В противном бы случае для всего навеса действовал бы один коэффициент μ₁).

Определим коэффициент μ для нашего случая:

m₁ = 0,3 – для плоского покрытия дома с уклоном более 20 градусов;

m₂ = 0,5k₁k₂k₃ = 0,5*0,46*0,83*1 = 0,19 (при длине навеса вдоль дома a 0,3 (здесь φ – угол уклона навеса вдоль дома, его можно увидеть в варианте «в» схемы 8).

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

Найдем длину зоны повышенных снегоотложений. Проверим условие:

μ = 4,08 > 2h/S₀ = 2*1/1.6 = 1.25 (здесь μ берем найденное в расчете, а не принятое окончательно), тогда находим b по формуле:

b = 5 м > L₂ = 2 м – расчет ведем по варианту 2 схемы 8.

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

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

S₀ = 160 кг/м 2 – согласно исходным данным,

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

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

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 S₀ берется в кПа):

h = 4,5 м > S₀/2h = 1.6/(2*4,5) = 0.17 м – учитывать местную нагрузку необходимо, коэффициент μ определять нужно.

Определим коэффициент μ:

при этом μ = 2,18 0,3 (здесь φ – угол уклона навеса вдоль дома, его можно увидеть в варианте «в» схемы 8).

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

Найдем длину зоны повышенных снегоотложений. Проверим условие:

μ = 2,18 L₂ = 2 м – расчет ведем по варианту 2 схемы 8.

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

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

S₀ = 160 кг/м 2 – согласно исходным данным,

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

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 S₀ берется в кПа):

h = 1 м > S₀/2h = 1.6/(2*1) = 0.8 м – учитывать местную нагрузку необходимо, коэффициент μ определять нужно.

Определим коэффициент μ для нашего случая:

при этом μ = 6,3 > 6 (для навесов) и μ = 6.3 > 2h/S₀ = 2*1/1.6 = 1.25 – окончательно принимаем μ = 1.25.

m₁ = 0,4 – для плоского покрытия дома с уклоном менее 20 градусов (в этом направлении уклон крыши равен нулю);

m₂ = 0,5k₁k₂k₃ = 0,5*0,6*0,83*1 = 0,25 (при длине навеса вдоль дома a 0,3 (здесь φ – угол уклона навеса вдоль дома, его можно увидеть в варианте «в» схемы 8).

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

Найдем длину зоны повышенных снегоотложений. Проверим условие:

μ = 6.3 > 2h/S₀ = 2*1/1.6 = 1.25 (здесь μ берем найденное в расчете, а не принятое окончательно), тогда находим b по формуле:

b = 5 м > L₂ = 2 м – расчет ведем по варианту 2 схемы 8.

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

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

S₀ = 160 кг/м 2 – согласно исходным данным,

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

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:

Источник статьи: http://svoydom.net.ua/sbor-nagruzok-ot-snega-snegovoj-meshok.html