Арочный металлический каркас для навесов

Как сделать навес из профильной трубы правильно — инструкция

Тема сооружения навеса всегда актуальна для хозяев частных домовладений, дач, гаражных построек. Наиболее подходящим материалом для них считается профильная трубная продукция. Монтаж подобной конструкции отличается простотой и ее можно построить своими руками.

Навес из профильной трубы, возведенный во дворе или на приусадебном участке, смотрится современно и способен придать территории, прилегающей к дому, оригинальность. Такие конструкции должны иметь требуемую прочность и жесткость, чтобы суметь противостоять разным видам нагрузок. Перед началом монтажа нужно выполнить ряд мероприятий.

Подготовка к постройке конструкции

До того, как приступить к проведению работ по установке, следует:

• произвести расчет предполагаемых нагрузок – в случае необходимости;
• составить подробные чертежи каркаса навеса из профильной трубы – размеры на них также нужно указать;
• подготовить набор инструментов;
• выбрать и приобрести стройматериалы.

Самостоятельно из профильных изделий можно возвести несколько вариантов навесов, а именно:

Внешний вид и форма будущей конструкции во многом зависят от личных предпочтений владельца дачи или дома и размера незанятого пространства на земельном участке. Наиболее быстровозводимым и самым компактным относительно занимаемой площади считается навес из профтрубы односкатный.

Примерный расчет навеса из профильной трубы

В качестве примера за исходные данные можно принять размер строения 6х9 метров. У него перед одной из сторон имеется свободная площадка со сторонами 7 и 9 метров. По стенке дома длиной 9 метров планируется строительство навеса с размером вылета, равным 6 метрам (прочитайте: «Предварительный расчет навеса из профильной трубы, инструкция по изготовлению ферм»).

В итоге площадь навеса — 6х9 метров. При этом высота края, который будет приподнят, равен 3,5 или 3,6 метра, а низкого –2,4 метра. В результате перепада между высотами угол наклона составит 12-13 градусов.

Для определения степени вероятных нагрузок используют ветровые и снеговые карты конкретного района, где расположен земельный участок. На основании вышеприведенных данных составляют чертежи навеса из профильной трубы своими руками.

Помимо того, что их можно нарисовать собственноручно, существуют специальные компьютерные программы. Чтобы добиться максимальной точности при проведении расчетов, желательно в это время находиться в том месте, где будет размещена конструкция.

Элементы навеса из профильных изделий

В конструкции имеется нескольких основных элементов, среди которых:

• стойки;
• закладные;
• опорные плиты;
• арки;
• направляющие;
• кровля;
• прочие – ими могут быть, например, освещение и система водостока.

Для изготовления стоек и столбов подойдут как трубы из профиля, так и изделия, имеющие сечение круглой формы. У последнего варианта имеется существенный недостаток, который заключается в более сложной конфигурации узлов опирания и крепления элементов.

Для обеспечения сопряжения деталей каркаса, располагающихся под углом в 90 градусов, идеальным решением является квадратная форма трубной продукции. Такой тип сечения обеспечивает равную степень жесткости в обоих направлениях – в продольном и в поперечном.

Чтобы возвести на основании чертежа навес из профильной трубы любой формы, задействуют сварку, а также резьбовые или болтовые типы соединений. При создании ферм или прогонов специалисты рекомендуют брать прямоугольные изделия, поскольку на них оказывается существенная нагрузка в поперечном направлении, а именно сверху вниз. При этом практически отсутствуют усилия вдоль оси.

Характеристики профильных трубных изделий

Чтобы возвести каркас навеса из профильной трубы, и произвести все необходимые вычисления, следует определиться с характеристиками выпускаемой трубной продукции. Для изделий, имеющих квадратное сечение, необходимые значения приведены в специальных таблицах.

Для труб прямоугольных максимальный размер нагрузок вычисляют по большей стороне. Результат также можно увидеть в специально составленной таблице, где помимо искомой величины указана длина пролета и размеры труб.

Расчет значений для стоек навеса

Делая подбор параметров стоек, предварительно выполняют расчет оказываемых нагрузок и рисуют подробный чертеж. На жесткость изделия влияют ширина и толщина его стенок, которые в свою очередь зависят от длины продукции.

Например, при выборе, какую профильную трубу использовать для навеса, задействовать можно как толстостенное изделие с небольшой величиной сечения, так и с тонкими стенками, но с большой шириной полки.

Следует учитывать, что вертикально направленная нагрузка, оказываемая на стойку перекрытиями навеса, незначительна и поэтому тонкая профтруба выдержит ее без малейшей деформации. Схема навеса из профильной трубы должна содержать точные размеры каждого элемента. Довольно часто каркас для гаража из профильной трубы делают по такой же методике.

Для постройки со средними параметрами оптимальным вариантом будут изделия, имеющие сечение в пределе от 50 до 100 миллиметров. Если стойки расположены часто, допустимо уменьшение размера используемых труб. В том случае, когда у односкатного навеса будет четыре опоры, тогда задействуют трубную продукцию большого сечения.

Фермы в качестве элементов каркаса

Фермы выполняют функцию дополнительной связывающей детали при обустройстве навеса. Они придают каркасу большую устойчивость и прочность (прочитайте: «Как сделать каркас из профильной трубы для дома – теория и практика»). Для них следует специально нарисовать чертеж. Согласно нормам, проведение расчетов требуется для ферм из труб, у которых угол наклона составляет более 6 градусов. Но специалисты считают, что нужно отталкиваться от 8 градусов.

Дело в том, что зимой на поверхности крыши при незначительном угле наклона будет накапливаться опавший снег. Оптимальным принято значение, равное 15 – 20 градусов. Такой наклон ската кровли подходит для покрытий из профнастила, шифера, пластика, поликарбоната и других современных материалов.

Фермы могут иметь следующую форму:

• треугольную;
• арочную;
• прямоугольную;
• ломанную;
• трапециевидную.

Внутри ферм дополнительно монтируют стойки, прогоны, раскосы, подкосы. В чертеже должны быть указаны как размеры, так и перечень и количество материалов, которые потребуются.

Так как фермы состоят из пустотелых деталей, вес каркаса для обустройства навеса будет незначительным. По горизонтали их между собой скрепляют крестообразно при помощи элементов, сделанных из профильных металлических изделий, имеющих небольшое сечение (прочитайте: «Характеристики креплений для профильных труб, «Краб», хомуты, преимущества использования»).

Далее монтируют обрешетку из бруса высотой 50 миллиметров. Она нужна для фиксации покрытия кровли. Деревянный брус следует предварительно обработать антисептическим средством, либо покрасить краской, чтобы не допустить порчу древесины.

Возведение конструкции

Работы по установке производятся поэтапно:

1. До того, как сделать навес из труб, сначала подготавливают фундамент.
2. Затем отмеряют и нарезают материалы, перечисленные в чертеже.
3. Изготавливают фермы.
4. У конструкции собирают боковые стенки.
5. Соединяют кровельные фермы и готовые секции.
6. Производят проверку правильности сборки элементов, задействуя уровень и рулетку.
7. Монтируют и надежно закрепляют каркас на предварительно подготовленный участок.
8. Обрабатывают защитными составами металлические поверхности.
9. Подготавливают материалы для обустройства кровли, устанавливают их и фиксируют.
10. Обрезают лишнее кровельное покрытие.
11. Наводят порядок на прилегающей территории.

Во время подготовки основания под конструкцию в тех местах, где будут стоять опоры из профильной трубы, вынимают грунт. На дно выкопанных ям насыпают слой щебня. Потом с целью крепления стоек устанавливают закладную, на которой приварены болты. При желании дополнительно придать конструкции прочность используют арматуру. Читайте также: «Как сварить ферму из профильной трубы – инструкция и рекомендации».

В свободное пространство заливают раствор цемента. Боковые стенки собирают одним из выбранных способов, соединяя фермы и столбы, которые служат опорой. Если строится односкатный навес, тогда боковые секции монтируют на основание до момента установки кровельных ферм.

При проведении работ следует контролировать соответствие размеров конструкции чертежной документации и вертикальность расположения элементов на всех этапах сооружения навеса. Листы материалы для обшивки следует нарезать с незначительным запасом, что позволит исправить ошибки, допущенные при проведении замеров.

Выбор материалов и подготовка инструментов

Главное требование, предъявляемое к качеству профильной трубной продукции – это прочность. Чтобы обеспечить устойчивость несущих деталей конструкции из них, нужно выбирать трубы с минимальными параметрами, равными 80х80 миллиметров. Для дополнительных элементов оптимальным размером сечения будет 40х20 миллиметров.

Чтобы определиться с количеством кровельного материала, сначала рассчитывают площадь накрываемой поверхности, а потом полученный результат увеличивают на 5 %. Крепление выполняют кровельными болтами и специальными прокладками.

Конструкцию собирают одним из способов:

1. Сварочным. Но для этого необходимо не только иметь в наличии сварочный аппарат с электродами, но и знать, как правильно сварить навес из профильной трубы. Без навыков такую работу сделать невозможно.
2. Применяя резьбовые соединения. Для этого необходимы металлические уголки и крепежные болты.
3. С использованием специальных хомутов.

Навес, сделанный своими руками, стоит намного дешевле, чем покупной. Он будет отвечать требованиям при условии строгого соблюдения технологии его возведения.

Источник статьи: http://trubaspec.com/montazh-i-remont/kak-sdelat-naves-iz-profilnoy-truby-pravilno-instruktsiya.html

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.

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:

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

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

S_g — 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 0°, 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 S₀=S_g. Нормативный вес снегового покрова по районам приведен в таблице ниже.

Нормативные значения веса снегового покрова на 1 м²

Снеговые районы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Sg, кН/м²	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0

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 w₀ — нормативная ветровая нагрузка, зависящая от района строительства, кПа:

Нормативные значения ветрового давления

Ветровые районы	Ia	I	II	III	IV	V	VI	VII
w0, кПа	0,17	0,23	0,30	0,38	0,48	0,60	0,73	0,85

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

Значения коэффициента k в зависимости от высоты местности z_e

Высота ze, м	Коэффициент k для типов местности
	А	В	С
≤ 5	0,75	0,5	0,4
10	1,0	0,65	0,4
20	1,25	0,85	0,55
40	1,5	1,1	0,8
60	1,7	1,3	1,0
80	1,85	1,45	1,15
100	2,0	1,6	1,25
150	2,25	1,9	1,55
200	2,45	2,1	1,8
250	2,65	2,3	2,0
300	2,75	2,5	2,2

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:

Пример

Продолжим предыдущий расчет арочного навеса. Ширина l навеса равна 4 м, высота опор h₁ — 2 м, высота арки f — 1 м. Для определения с_е1 и с_е2 по графику посчитаем коэффициенты: f/l=1/4=0,25, h₁/l=2/4=0,5. Следовательно, с_е1 будет равен либо −0,8, либо примерно 0,13 (нагрузку считают с каждым коэффициентом и выбирают наибольшую), а с_е2 — 0,95. Рассчитаем аэродинамический коэффициент:

Больший коэффициент с_е2 берем для расчетов. Поскольку Подмосковье относится к первому ветровому району, w₀=0,23 кПа. Так как навес меньше 5 м высотой, а пригород относится к территории типа В, k(z_e) 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.

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!

Источник статьи: http://oprofnastile.ru/postrojki-iz-profnastila/raschet-arochnogo-navesa-iz-profilnoj-truby.html