ВашиБеседки.ру / Навесы / Вы сейчас просматриваете:

Как выполняется расчет навеса из профильной трубы?

При сооружении навесов важно правильно все рассчитать, так как это оказывает определенное влияние на надежность, прочность, безопасность конструкции. Проводится расчет навеса с соблюдением определенных правил. Следует обратить внимание на то, какую форму примет конструкция. Для расчета козырька применяются специальные формулы, позволяющие в точности определить все необходимые данные, учитывая характеристики профтрубы.

Что понадобится для проведения вычислений?

Чтобы рассчитать, какой должна быть профильная труба для навеса, придется учитывать многочисленные параметры. Нельзя забывать не только про снеговую нагрузку, но и про то, что металл подвергается нагрузкам от собственного веса, веса обшивки.

Выполняя расчет конструкции, необходимо использовать:

  • Калькулятор
  • Специальные программы для проектирования
  • СНиП П-23-81 (работы со стальными изделиями), справочники
  • СНиП 2.01.07-85 (нагрузки, воздействия), которые учитывают не только снеговую нагрузку, но и вес всех конструктивных элементов.
расчеты будущей постройки
На этой картинке изображено проведение вычислений навеса с помощью калькулятора

Чтобы составить проект, необходимо выполнить следующие действия:

  • Выбрать тип ферм
  • Определиться с размерами навеса
  • Если общая длина будет больше 36 м, то необходимо учесть дополнительный строительный подъем.

Цифры требуются максимально точные, округления и приближения в данном случае не применяются. Если нет необходимого опыта работы, то лучше всего взять уже готовый проект, подставить собственные значения.

Пример расчета арочного навеса

Навесы из профтрубы могут принимать различные формы, но одной из наиболее популярных является арочная. Она привлекательная, отличается высокой прочностью. Арочную конструкцию из профильной трубы легко обшить сверху поликарбонатными листами. Для сборки навеса применяются балки, но расчет конструкции навеса должен быть тщательным, схема предполагает использование шарниров. Особенностью является и то, что вес равномерно распределяется по трубе. Для изготовления арки можно применять обычную профильную трубу либо две, сваренные вместе.

Расчет надо начинать с определения параметров будущий арки. Удобнее рассмотреть порядок вычислений на основе примера. Например, фермы будут располагаться с шагом в 1,05 м, а все нагрузки сосредоточатся только в узловых точках. Высота арки может быть любой, но не больше 3 м. Для фермы рекомендуется высота в 1,5 м, так как она наиболее выгодна и привлекательна, с эстетической точки зрения. Пролет между опорами равен L= 6 м. А стрела нижнего уровня арки такова: f=1,3 м. Радиус окружности нижнего пояса составляет r=4,1 м, а угол между отдельными радиусами — α=105.9776°.

Во время расчета конструкции надо учесть, что расстояние между узлами крайних точек составит l=6,5 м, а высота между нижним и верхним поясом h=0,55 м (при стреле в f=1,62 м). Исходя из данных, можно получить длину профильной трубы для нижнего пояса: mн = π*Ra/180, где:

  • mн — величина трубы нижнего пояса
  • Rа — радиус дуги
  • Π — число, равное 3,141.

mн = 3,141*4,115*93,7147/180.

mн = 6,73 м.

Соответствующим образом можно узнать длину для профильной трубы верхней арки: mн = πRa/180.

mн =3,141*4,115*105,9776/180.

mн = 7,61 м.

Определение длины под стержни нижней части арки: Lс.н. = 6,73/12.

Lс.н. = 0,5608 м.

Для участков нижнего пояса между узлами конструкции используется шаг в 55,1 см, крайние участки могут иметь другой шаг. Обычно его рекомендуется округлять до 55 см, но делать большим не следует, так как для обшивки будет использоваться поликарбонат. Количество пролетов расчет обычно не ограничивает.

Если необходим навес больших размеров, то общее число пролетов может составить 8-16.
Если количество пролетов 8, то необходимо длину стержней принимать за 95,1 см, а шаг между поясами — 87-90 см. Если  пролетов 16, то шаг можно принимать за 40-45 см.

Как происходит проектирование навеса по расчетам с помощью программы вы сможете просмотреть в этом видео:

Вычисления для верхнего и нижнего поясов профильной трубы

Далее надо выполнить расчет для получения точного значения стрелы верхнего пояса конструкции:

  1. f = (L/2)*tg(α/4)
  2. f = R(1 — cos(α/2))
  3. f = 0.78979tg(α/4) + cos(α/2)
  4. f = 1, где:
    • f — значение длины стрелы
    • R — радиус дуги
    • α — угол верхнего пояса.

Теперь можно провести расчет для получения значения угла верхнего пояса, который будет равен αв = 104,34°. Отсюда можно получить точное значение для стрелы под верхнюю арку: fв = (6,5/2)*tg(104,34/4).

fв = 1,5911 м.

Расчет верхнего пояса длины профильной трубы: mв = πRa/180.

mв = 3,141*4,115*104,34/180.

mв = 7,494 м, где:

  • mв — длина трубы нижнего пояса
  • Rа — радиус дуги
  • Π — число, равное 3,141.

Отсюда можно легко получить необходимую длину для поликарбонатных листов, которая будет равна 7,6 м, учитывая свесы. Длина стержней для всего верхнего пояса: Lс.в. = 7,494/12.

Lс.в. = 0.6247 м.

После того как геометрические параметры стали известны, необходимо приступить к вычислению сечений профильной трубы. Перед этим надо учесть все нагрузки, которые будут оказываться на навес.

При пролете в 6 м сосредоточенная нагрузка конструкции равна Q = 19,72 кг. У крайних узлов навеса она примерно в 2 раза меньше. Величина равномерно распределенных нагрузок тогда равна: qк = 19,72*6*1*1,2/12.

qк = 11.8 кг/м.

В данном случае «L» — это коэффициент перехода, он учитывает количество балок, длину пролетов горизонтальной проекции.

Учет нагрузок на конструкцию

Когда выполняется расчет, важно не забывать о снеговых массах. Если они равны 189 м/кг, то расчетная суммарная нагрузка будет равна 200,8 кг/м.

Необходимые расчетные реакции для вертикальных опорных реакций:

  1. VA = VB
  2. VA = ql/2
  3. VA = 200.8*6/2 = 602.4 кгс, где:
    • VА — показатель для вертикальной реакции
    • Vв — значение, нормативное для нагрузки (табличные данные)
    • q — показатель суммарного веса
    • l — величина пролета.

∑МС = VAl/2 — ql2/8 — HAf.

∑МС = 0, где:

  • ∑МС — суммарная вертикальная реакция
  • VА — значение для вертикальной реакции
  • q — значение суммарного веса
  • l — величина пролета
  • HA — значение нагрузки конструкции
  • f — длина стрелы.

Отсюда следует:

  1. HA = (VAl/2 — ql2/8)*f
  2. HA = (602,4*6/2 — 200,8*62/8)/1,3
  3. HA = 695,1 кгс.

Таким образом, стрела для арки из профильной трубы равна 1,3 м.

Для конструкции действующие напряжения будут равны:

  1. Начальная крайняя точка А:
    • Q = VAcos(a/2) + HAsin(a/2)
    • Q = 602,4*0,6838 + 695,1*0,7296
    • Q = 919,1 кгс
    • При M = 0
    • N = VAsin(a/2) + HA cos(a/2)
    • N = 602,4*0,7296 + 695,1*0,6838
    • N = 914,82 кгс.
  2. Для конечной точки конструкции В:
    • Q = VA — ql/2
    • Q = 0
    • В данном случае М =0
    • N = HA
    • N = 695,1 кгс.

Для указанной точки D можно подсчитать угол наклона: β = arctg(0,6/1,5).

β = 21,8.

Для металлического арочного навеса важно вычислить сечение профильной трубы. В данном случае расчет производится при помощи такой формулы: σпр = (σ2 +4т2)0.5 ≤ R.

σпр = 2350 кгс/см².

σпр — это значение нормального напряжения, оно равно σ = N/F, причем F является площадью поперечного сечения, которое будет иметь профтруба. Т — это значение касательного напряжения, оно будет равно т = QSотс/bI.

Исходя из всех приведенных значений, арку из профильной трубы можно сооружать из профиля с сечением в 50*50*2 мм при поперечном сечении F = 3,74 см².

Как рассчитать фермы для навеса с помощью программы вы сможете узнать просмотрев это видео:

Если для сооружения навеса решено применять металлические профили, то придется выполнить довольно сложный расчет, учитывающий нагрузки, напряжение металла. Особенно важна точность вычислений, если конструкция будет иметь большие размеры. Прочность и надежность навеса целиком зависят от правильного выбора профтрубы.