Толщина металла для навеса
Когда нет возможности построить гараж или необходимости в нем, можно подумать, как сделать навес для машины из профильной трубы своими руками для её защиты от осадков и лучей солнца. Такие архитектурные формы достаточно хорошо справляются с этой задачей, не требуя крупных вложений в строительство. Чтобы навес получился красивым и прослужил долго, необходимо определить оптимальную конструкцию, рассчитать её параметры в соответствии с нагрузкой, выбрать материал для каркаса и кровли, подготовить площадку и правильно все смонтировать. Технология возведения таких конструкций проста, но требует внимательного изучения.
Выбор конструкции
Навесные конструкции бывают разными и отличаются друг от друга по типу опорной системы и форме стропильной конструкции. Какую выбрать, зависит от размеров площадки, её удалённости от дома или другого строения, количества транспортных средств, нуждающихся в крытой стоянке.
Опорная система
По типу установки опор, поддерживающих навес, он может быть отдельностоящим или пристроенным. От выбранной конструкции во многом зависит то, как рассчитать навес из профильной трубы по количеству необходимого материала для каркаса.
- Отдельностоящее укрытие для автомобиля не связано с другими зданиями, его крыша всем своим весом опирается на вертикально установленные опоры.
- Пристроенные конструкции одной, двумя или даже тремя сторонами крепятся к капитальным стенам зданий и ограждений и имеют только дополнительные вертикальные опоры под свободными свесами (либо вовсе их не имеют).
Стропильная система
Под стропильной системой подразумевается форма кровли, которая может быть односкатной, двухскатной или арочной.
Наиболее простая конструкция с плоской кровлей, один край которой расположен выше, образуя нужный уклон. Пристроенные навесы могут опираться на стену любой стороной – как прямой, так и наклонной. Такую кровлю можно накрыть любым материалом, а стропильная система не требует сложных расчётов. Если нужно перекрыть площадку небольшой ширины, она будет состоять только из стропильных ног, опирающихся на поперечные горизонтальные ригели. В случае с широкой стоянкой стропильную систему изготавливают в виде ферм в форме прямоугольного треугольника.
В этой конструкции два плоских ската, соединяющихся под углом на коньке. Несущая ферма может быть сделана в виде равностороннего треугольника с заполнением дополнительными подпорками и укосами для повышения устойчивости. Но возможны и другие варианты – с подъёмом нижнего пояса. В монтаже она не намного сложнее односкатной.
Самый сложный вариант, как сварить навес из профильной трубы своими руками, так как стропильным фермам нужно придать одинаковую изогнутую форму. Для этого нужен специальный станок-трубогиб. Кровельный материал для такой конструкции подходит только гибкий. Как и для двускатных навесов, фермы изготавливаются с горизонтальным или изогнутым нижним поясом.
Элементы каркаса из профтрубы
Перед тем как построить навес для машины из металлопрофиля и профнастила или другого кровельного материала, нужно выполнить элементарные расчёты и подобрать сечение трубы для каждого конструктивного элемента.
Профильные трубы имеют квадратное или прямоугольное сечение с определёнными параметрами и разную толщину стенки. От них напрямую зависит несущая способность изделий. Их строгая геометрическая форма облегчает работу по сборке или сварке каркаса, позволяя производить точную стыковку деталей.
Каркас для навеса собирается из следующих элементов:
- вертикальных опорных столбов;
- горизонтальных ригелей или боковых ферм, объединяющих опоры;
- несущей подкровельной системы в виде ферм или стропильных ног;
- обрешётки, к которой крепится кровельный материал.
Выбор сечения профтрубы для каждого элемента зависит от его функций и габаритов сооружения. Так как построить навес из металлопрофиля своими руками для автомобиля нужно таким, чтобы он обеспечивал свободную парковку и комфорт выходящего из машины водителя, то его ширина должна быть не менее 4,5 метров.
Пролёт такой длины желательно перекрывать именно фермами, а не отдельными стропилами, уязвимыми для нагрузки в той части, где они не имеют опоры. Фермы же обладают достаточной жёсткостью благодаря тому, что состоят из разнонаправленных элементов. Нагрузка на них распределяется более равномерно.
Рекомендуемые параметры профильных труб для разных несущих элементов каркаса приведены в таблице.
| Ширина навеса, м | Опорные стойки (сечение/толщина стенки), мм | Стропильная система (сечение/толщина стенки), мм |
| 4-4,5 | 40х40 / 2 | 25х40 / 2 |
| 4,5-5,5 | 60х60 / 3 | 40х40 /2 |
| более 5,5 | от 80х80 / 3 до 120х120 / 3 | 30х60 /2 или 40х40 / 2 |
Для усиления ферм и устройства обрешётки допускается использовать изделия меньшего сечения: 20х20 мм, 20х40 мм. Они не принимают на себя особой нагрузки, а служат для её равномерного распределения и обеспечения жёсткости конструкции.
Проектирование и расчёты
Перед тем как рассчитать навес из профильной трубы своими руками, нужно набросать его эскиз с основными размерами, определиться с формой кровли, способом установки опор.
- Если парковочная площадка не имеет жёсткого бетонного покрытия, столбы устанавливают, заглубляя в землю. Поэтому длину опор рассчитывают с учётом этой глубины.
- При установке на готовое покрытие к нижним концам опор приваривают монтажные площадки с отверстиями и крепят их анкерами.
- Если строительство начинают с устройства покрытия, в него можно заблаговременно установить металлические закладные и приварить опоры к ним.
В двух последних случаях длина опорных столбов равна высоте навеса от отметки грунта до точек крепления ферм.
Видео описание
Возможны и другие варианты монтажа опор: к стенам здания, столбам ограждения и т.д. Проектирование навеса, пристроенного к дому, показано в этом видео:
Следующий этап, как рассчитать навес из металлопрофиля, заключается в определении длины труб для изготовления ферм (или стропильных ног). Для скатных конструкций нужно знать угол наклона скатов, который подбирается с учётом ветровой и снеговой нагрузки в регионе строительства.
Длина стропил рассчитывается по простой тригонометрической формуле: c=b/cosA, где В – это ширина навеса, А – угол наклона ската. Аналогично находится и высота треугольной фермы.
Обратите внимание! Если проектируется двухскатный навес, в формулу подставляется половина его ширины.
Длину дуги для арочной конструкции можно определить, зная высоту арки h. Для этого применяется следующая формула:
И последний расчётный параметр, который нужно определить, чтобы знать, как сварить каркас для навеса, это шаг между опорами и стропильными фермами. Обычно он выбирается в пределах от 1 до 2 метров в зависимости от массивности кровельного покрытия, и между каждой парой опор крепится ферма. Если расстояние между столбами будет больше, потребуется усиление конструкции боковыми фермами. Шаг между стропилами увеличивать не рекомендуется.
Для ферм изготавливают отдельный чертёж с прорисовкой внутренних подпорок и подкосов. Лучше всего делать это в масштабе, чтобы измерить длину каждой детали. Специальные программы для проектирования облегчат и ускорят эту работу.
Строительство навеса
Для начала нужно решить, как построить навес из металлопрофиля для авто: способом сварки или сборки на болтовых соединениях. Сварка надёжнее, но не все владеют этим методом и сварочным аппаратом. Однако это не повод отказываться от металлического каркаса.
Изготовление каркаса
Строительство начинают с выравнивания площадки и разметки для установки столбов. Если они будут бетонироваться, в точках разметки бурят лунки глубиной не менее 70-80 см. Их диаметр должен быть на 10-20 см больше сечения опор.
Дно лунок засыпают песком, устанавливают в них столбы и выравнивают их по вертикали. Примерно до половины глубины лунки вокруг опор засыпают мелким щебнем, утрамбовывают его, затем заливают бетон, приготовленный из 1 части цемента, 2 частей песка и 2 частей щебня.
Чтобы столбы не повело, на время застывания бетона их связывают временными укосинами или поперечинами, зафиксировав в вертикальном положении. Перед тем как сварить навес, бетону нужно дать набрать прочность, на что в зависимости от погодных условий потребуется от 5 до 10 дней. Это время можно потратить на изготовление ферм и других конструктивных элементов каркаса.
В соответствии с проектом из профильных труб нарезают болгаркой отрезки нужной длины и с требуемым углом спила торцов. Раскладывают их на ровной поверхности для примерки и подгонки, после чего сваривают друг с другом или скрепляют болтами и специальными краб-системами. Арочные элементы выгибаются с помощью трубогиба.
После сборки всех стропильных и боковых ферм места сварки очищают от окалины, отбивая её молотком, и шлифуют сварные швы.
Следующий этап, как сделать навес из профильной трубы своими руками, заключается в выполнении верхней обвязки столбов: к ним по верху приваривают ригели, на которые будут опираться концы стропильных ферм. Установка и монтаж последних ведутся с обязательным контролем уровня и равного шага между соседними конструкциями. Дополнительно укрепить их можно, связав со стойками откосами.
Как сварить навес к дому из профильной трубы под профнастил, можно подсмотреть в видеоролике:
Монтаж кровли
Когда несущая основа каркаса готова, поперёк ферм крепят обрешётку. Она может быть как металлической, так и деревянной. Дерево перед настилом на стропила обязательно обрабатывают антисептическим средством. Все металлические части конструкции тоже защищают от коррозии с помощью грунтовки и краски.
В качестве кровельного покрытия для автомобильных навесов используют разные материалы: профнастил, металлочерепицу, ондулин, сотовый поликарбонат.
Профилированные листы укладывают в направлении от нижнего свеса к коньку или верхней линии навеса с перехлёстом на одну волну. И фиксируют кровельными саморезами с резиновой прокладкой.
Поликарбонат монтируют продольными полосками вдоль свеса, чтобы образующийся в нем конденсат стекал в низ. Стыкуют его встык с помощью специальных Н-образных профилей, крепят саморезами с термошайбами, а торцы закрывают перфорированным П-образным профилем.
Коротко о главном
Вариантов, как построить навес из металлопрофиля, немало. Он может быть отдельностоящим или пристроенным к дому или гаражу, иметь односкатную, двухскатную или арочную форму.
Профильные трубы для каркаса должны иметь сечение и толщину стенки, соответствующие расчётной нагрузке. Самыми мощными делают опорные столбы, принимающие на себя весь вес конструкции.
Сечение стропильных ног подбирается в зависимости от ширины навеса. Предпочтение отдают не одиночным стропилам, а более жёстким фермам.
Обрешётка для крепления кровельного покрытия также делается из профтрубы малого сечения или деревянных брусков.
Односкатный навес из металлопрофиля
Отдельно стоящий односкатный навес из металлопрофиля — популярная из-за своей простоты конструкция. Обычно его ширина 3–4 метра, поскольку при большем расстоянии между опорами без изменения уклона крыши навес будет смотреться непропорционально. А при уменьшении наклона цена конструкции заметно возрастает: нужно менять марку профнастила на лист с большей высотой волны и брать трубы для колонн большего сечения и толщины.
У простоты конструкции, кроме очевидного плюса в виде легкости и скорости монтажа, есть еще одно важное преимущество — односкатные навесы из профнастила надежнее двускатных из-за отсутствия конька и меньшего количества соединений. Еще их можно ставить ближе к меже: если развернуть скат в сторону вашего участка, осадки, стекающие по нему, точно не будут попадать на землю соседей.
Конечно, если вам нужен большой навес, например, для двух автомобилей, то лучше поставить классический двускатный. Во всех остальных случаях односкатная конструкция предпочтительней, особенно если у вас нет опыта в строительстве или он совсем небольшой. Просто следуйте нашим инструкциям, и вы сможете всего на 2–3 дня поставить односкатный навес из металлопрофиля своими руками.
Оглавление статьи
Проектируем односкатный навес из металлопрофиля: чертежи с размерами, расчетом нагрузок и материалов
По правилам стальные опоры для навеса нужно рассчитывать по СП 16.13330.2017 (актуализированная редакция СНиП II-23-81 Стальные конструкции). Но на практике это мало кто делает — просто опирают навес из профлиста односкатный на круглые или профильные трубы 80×80 мм либо 100×100 мм. Во-первых, при таких размерах расход материалов минимален и суммарная разница в цене между 6–10 трубами 80 мм и 100 мм исчезающе мала. Во-вторых, по выполненному по всем правилам расчету в качестве опор обычно нужно использовать профильные трубы сечением 65–70 мм. Учитывая, что нужен запас прочности, выбирают все равно все тот же профиль 80×80 мм. При этом чтобы сделать расчет, человеку без опыта может понадобиться не один час. То же касается и ферм — обычно их конструкцию берут из готовых чертежей, чтобы не тратить время не расчеты.
А вот ветровую и снеговую нагрузку по СП 20.13330.2016 (актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия) рассчитать придется. От этого прямо зависит минимально допустимый уклон кровли и марка профлиста.
Сделать это просто. Снеговая нагрузка рассчитывается по формуле:
где Sg — табличное значение веса снегового покрова на 1 м², который зависит от того, в каком снеговом районе идет строительство, а μ — поправочный коэффициент, который определяется по уклону кровли:
- μ = 1 для уклона меньше 30°;
- μ = (60°−α)/(60°−30°) для уклона кровли, который равен α;
- μ = 0, если уклон крыши больше 60°.
Определить снеговой район можно по карте ниже.
Карта снеговой нагрузки (нажмите, чтобы увеличить): I район — 0,5 кН/м²; II район — 1 кН/м²; III район — 1,5 кН/м²; IV район — 2 кН/м²; V район — 2,5 кН/м²; VI район — 3 кН/м²; VII район — 3,5 кН/м²; VIII район — 4 кН/м².
Пример
Если вы ставите односкатный навес из металлопрофиля с уклоном кровли 35° около своего дома в Подмосковье (III снеговой район), то снеговая нагрузка будет равна:
Ветровая нагрузка определяется по формуле:
где w0 — нормативная ветровая нагрузка, которая зависит от района строительства:
k(ze) — поправочный коэффициент, который учитывает изменение ветрового давления в зависимости от высоты и определяется по таблице:
| Высота ze, м | Коэффициент k | ||
| 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
Тип А — открытые побережья водоемов, пустыни, степи, лесостепи, тундра, сельская местность, включая населенные пункты с высотой объектов менее 10 м; тип В — города, леса и другие местности, которые равномерно покрыты препятствиями высотой более 10 м; тип С — городские плотно застроенные районы со зданиями высотой более 25 м.
с — аэродинамический коэффициент, который в свою очередь рассчитывается как сумма коэффициентов:
Значения коэффициентов cp1 и сp2 листами можно посмотреть в таблице ниже, сf равен 0,04 для кровель, закрытых волнистыми листами.
Нагрузку считают по обеим схемам и учитывают наибольшую. Для тех углов, которых нет в таблице, значения получают линейной экстраполяцией. Для этого стоят график по двум точкам, соединяют их линией и, при необходимости, продлевают ее.
Карта зон по ветровому давлению (нажмите, чтобы увеличить): Ia район — 0,17 кПа; I район — 0,23 кПа; II район — 0,3 кПа; III район — 0,38 кПа; IV район — 0,48 кПа; V район — 0,6 кПа; VI район — 0,73 кПа; VII район — 0,85 кПа.
Продолжим предыдущий расчет. Итак, мы строим навес из профнастила односкатный с уклоном 35°. Значение cp1 каждые 5 градусов увеличивается на 0,2, следовательно, для 35° оно будет равно 2,4, значение cp2 каждые 5 градусов растет на 0,05, следовательно в нашем случае cp2 будет равно 0,65. Коэффициент k(ze) будет равен 0,5, поскольку высота постройки меньше 5 м, а пригород относится к местности типа B. Подмосковье относится к первой зоне по ветровому давлению, поэтому w0 равно 0,23 кН/м². Итого ветровая нагрузка:
Посчитанную снеговую и ветровую нагрузку суммируют, причем ветровую — с коэффициентом 0,9. После этого выбирают марку профнастила с несущей способностью, которая позволяет держать такую нагрузку.
Общая ветровая и снеговая нагрузка на односкатный навес из профлиста будет равна 1,245+0,9×0,355=1,5645 кН/м². Переводим это значение в кг/м² умножением на коэффициент 101,97 и получаем 159,53 кг/м². Поскольку максимальная несущая способность профнастила С21 при расстоянии между опорами 1,8 м и схеме опирания 2 равна 253 кг/м², этот лист отлично подходит для укладки на кровлю навеса. Более того — угол наклона можно даже снизить.
В наших примерах мы показали, как рассчитываются нагрузки. Для более наглядных расчетов угол наклона был взят равным 35°, но, конечно же, настолько крутая крыша у односкатных навесов практически не встречается. Обычно уклон берут намного меньше: 15°–20°, а иногда даже меньше — 10°. Поэтому профлист С21 подходит для таких навесов редко — его несущей способности просто не хватает для сопротивления ветровой и снеговой нагрузке даже в благополучной с климатической точки зрения Московской области. Поэтому на односкатный навес либо укладывают листы марки НС35 или НС44, либо делают более частую обрешетку.
Что касается чертежа — мы не рекомендуем самостоятельно заниматься проектированием навеса. Эту задачу лучше оставить специалистам с профильным опытом и знанием нормативов. Советуем воспользоваться готовыми чертежами стандартных односкатных навесов. Наиболее удачный вариант, с нашей точки зрения, приведен ниже.
Делаем односкатный навес из металлопрофиля своими руками: чертежи в двух проекциях (нажмите, чтобы увеличить)
Чертежи нужно использовать «как есть» — не пытайтесь пропорционально увеличить размеры или усовершенствовать схемы самостоятельно, за исключением случаев, когда у вас есть соответствующие знания, и вы точно знаете, что делаете. Это может привести к обрушению навеса снежной зимой или во время штормового ветра.
Как сделать односкатный навес из профнастила: пошаговая инструкция
Готовые чертежи у нас уже есть, теперь подробно расскажем, как построить односкатный навес из профнастила своими руками. Начнем с выбора для него места на участке. Навес, как и любая постройка:
- должен находиться на расстоянии не менее одного метра до межи и не менее пяти метров до красной линии проезжей улицы;
- ставится так, чтобы не затенять соседский участок;
- по возможности устанавливается скатом в сторону, встречную для преобладающего ветра в местности.
Кроме того, если при строительстве навеса будет использоваться дерево или другие легко воспламеняющиеся материалы, при выборе места нужно учитывать требования пожарной безопасности. В остальном — полная свобода выбора места.
Устройство фундамента навеса
Площадку под будущим навесом перед строительством нужно подготовить. Убрать мусор, скосить траву, как минимум по периметру снять верхние 100 мм почвы и выровнять поверхность грунта. После этого можно приступить к разметке фундамента:
- В месте установки угловых опор вбейте колышки так, чтобы получился ровный прямоугольник.
- Натяните между угловыми колышками капроновую нить или другую тонкую веревку. Убедитесь, что она строго горизонтальна.
- Отмерьте расстояния до промежуточных опор и разметьте их, вбивая колышки точно под капроновой нитью, чтобы все колонны были на одной линии. Расстояния отмеряйте не по грунту, а только по веревке.
- Снимите капроновую нить.
На этом разметка завершена, и можно приступать к монтажу стальных столбов. В месте установки колышков пробурите скважину ямобуром глубиной на 200–300 мм ниже уровня промерзания грунта в местности и насыпьте на ее дно песчано-гравийную смесь слоем 100 мм. Опустите точно по центру ямы трубу и аккуратно вбейте ее так, чтобы она стояла вертикально без дополнительной поддержки. Если грунт слишком твердый и вбить столб не получается, используйте деревянные бруски для его установки, но старайтесь вбивать их в грунт так, чтобы получилась своеобразная тренога. Распорки между трубой и стенками скважины ставьте только в крайнем случае. Проверьте опору на вертикальность и, если все в порядке, залейте бетоном.
Бетонируют трубы классической смесью М200 из щебня, песка и цемента, соединенных в соотношении 4,8:2,8:1. Бетон вливают в скважину постепенно, и при заполнении ямы примерно на каждую треть его тщательно уплотняют, погружая в массу лом или тонкий штырь пару десятков раз по кругу. Это убирает пустоты, которые появляются в толще раствора во время его заливки. После бетонирования столб еще раз проверяют на вертикальность и повторяют процесс для всех остальных опор.
Готовому фундаменту нужно дать выстоятся одну-две недели, чтобы бетон успел набрать прочность. Работы по бетонированию проводят, когда температура ночью уже не опускается до нуля и, тем более, минусовых значений. Также нежелательно заливать бетон в очень жаркие дни.
Монтаж каркаса с фермами
После застывания бетона приступают к монтажу каркаса. Сначала обрезают верхнюю часть колонн, если они не на одном уровне, и горизонтально приваривают по одной профильной трубе 80х80 мм к вершинам опор, расположенных по одной стороне. Затем, поскольку навес из профнастила односкатный, крепят наклонные трубы ската крыши, соединяя противоположные колонны. После этого приваривают нижний пояс фермы и ее внутренние каркасные трубы. Последней делают обрешетку.
При сварке каркаса элементы конструкции сначала «наживляются» прерывистым швом и их проверяют на горизонтальность или соответствие углов. Сплошной шов делают только после этого, поскольку срезать и передать его намного сложнее.
По окончании работ все сварные швы зачищаются, каркас грунтуют и красят в два слоя. Открытые части труб закрывают пластиковыми заглушками.
Зашивка крыши навеса профнастилом
Профлист начинают укладывать на скат крыши со стороны, которая противоположна направлению преобладающего ветра. Старайтесь использовать листы, длины которых хватит, чтобы полностью перекрыть ширину ската и избежать поперечных стыков. В этом нет ничего сложного: любой производитель металлопрофиля выпускает листы длиной до 6 м, а для большинства стандарт в два раза больше — до 12 м.
Профнастил на односкатный навес укладывают с небольшим свесом, выравнивают по внешнему краю и крепят в низ профиля через волну в каждую поперечную трубу обрешетки. Второй и последующие листы крепят с продольным нахлестом в одну волну по той же схеме. Но само крепление в месте нахлеста делается в верх профиля.
Схема укладки профнастила на крышу односкатного навеса с двумя нахлестами: продольным и поперечным (рекомендуем избегать)
Для крепления профлиста используют кровельные саморезы в цвет металла с самогерметизирующимися прокладками. Если толщина металла обрешетки не позволяет ввинтить их сразу, в месте крепления делают отверстие тонким сверлом, диаметр которого меньше диаметра шурупа. Это позволяет саморезу надежно закрепиться в профильной трубе.
Саморез ввинчивают строго перпендикулярно плоскости листа, контролируя усилие: важно зажать шуруп достаточно сильно, чтобы прокладка плотно прижалась к металлу, но не пережать его, иначе соединение будет негерметичным. Пережатые саморезы легко отличить по выдавленной за пределы шайбы прокладке.
После монтажа кровельного покрытия, торцы односкатного навеса и его верхнюю сторону можно закрыть ветровой планкой. Это придаст навесу более завершенный и эстетичный вид, а также дополнительно закрепит покрытие и снизит вероятность его срыва сильным ветром.
Что в итоге
Односкатный навес из металлопрофиля — это стандартная конструкция, известная своей надежностью и простотой монтажа. Именно такой навес чаще всего выбирают для дач и коттеджей.
Перед строительством навеса нужно рассчитать снеговую и ветровую нагрузку для местности, чтобы определить, какую нагрузку должна выдерживать постройка. По полученным числам обычно подбирают только марку профнастила, поскольку расчет сечения колонн очень сложен для новичков и навесы почти всегда опирают на трубы 80×80 мм или 100×100 мм, которых хватит с запасом.
Сделать отдельностоящий односкатный навес из металлопрофиля своими руками проще, чем любой другой вид укрытия. Это, опять-таки, связано с простой конструкцией и минимальным количеством элементов. Завершить весь монтаж можно за 2–3 дня без учета времени, необходимого для набора бетоном прочности. Просто следуйте инструкции, и совсем скоро у вас на участке будет свой функциональный, долговечный и красивый навес.
Односкатные навесы из профнастила с примыканием к дому самые распространенные. Они надежны и недороги, а еще их очень легко построить — монтаж такой конструкции займет 1–2 дня, и для него не нужно нанимать специалистов. При этом односкатные навесы — это классика, которая хорошо вписывается в любой архитектурный ансамбль, будь то подчеркнуто грубый сруб или дом в современном стиле.
Полезная статья? Сохраните ее в соцсетях, чтобы не потерять ссылку!
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:
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:
Схемы расчета снеговой нагрузки на навес с арочной кровлей: для арки с круговым сечением (слева) и для стрельчатой арки (справа)
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.
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=Sg. Нормативный вес снегового покрова по районам приведен в таблице ниже.
| 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 |
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.
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:
| 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(ze) — поправочный коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления в зависимости от высоты ze, который берется по таблице:
| 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 |
- 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.
Продолжим предыдущий расчет арочного навеса. Ширина l навеса равна 4 м, высота опор h1 — 2 м, высота арки f — 1 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 се2 — 0,95. Рассчитаем аэродинамический коэффициент:
Больший коэффициент се2 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(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%.
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.
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.
Как выбрать профнастил для навеса? Кровельный и несущий: в чем разница?
Профнастил широко используется в строительстве самых различных объектов. Из него делают не только крыши и заборы, но и стены. Из-за того, что он выполняет так много задач, его разделяют на кровельный и несущий профнастил. В этой статье вы узнаете:
- Как выбрать профнастил для навеса;
- Какая определить нужную толщину;
- Популярные марки профнастила, которые выбирают для частного строительства
Какой профнастил выбрать для кровли навеса?
В строительстве навесов профнастил используется в качестве кровли для крыши. Также профлистом можно обшить стены, и получится гараж. Большую нагрузку листы на себе не несут. Поэтому в частном строительстве, как правило, используются довольно простые марки профнастила. Они же самые популярные.
- Рабочая ширина — 1110 мм, полная ширина — 1150 мм
- Высота профиля — 18 мм;
- Длина от 0,5 м до 12 м;
- Толщина листа — 0,35-0,8 мм;
- Назначение: кровля, стена
- Рабочая ширина — 1000 мм, полная ширина — 1051 мм
- Высота профиля — 21 мм;
- Длина от 0,5 м до 12 м;
- Толщина металла — 0,35-0,8 мм;
- Назначение: кровля, стена
Отличительной особенностью оцинкованного кровельного профнастила является наличие канавки для стока воды на краю листа, которая отмечается буквой R.
Толщина кровельного профнастила для навесов
Минимально возможная толщина оцинкованного металла начинается от 0,35 мм и доходит до 1,2 мм. Для кровли крыши навеса толщина металла 0,45 мм будет самой оптимальной. Если брать во внимание общепринятые стандарты, то по ГОСТу для качественной крыши листы металла должны быть толщиной не менее 0,5 мм.
Длина кровельного профнастила для навесов
Длина профнастила, как правило, может быть любой, начиная от 0,5 м и до 12 м. Если вам необходима конкретная длина, например: 3,21 м под размеры вашего будущего навеса, то завод-изготовитель или иной продавец, скорее всего, сможет изготовить материал по индивидуальному заказу. Вопрос только в доставке, и, сможете ли вы с ним работать.
Высота кровельного профнастила для навесов
Внешний вид и качество покрытия кровельного профнастила
Чем лучше качество покрытия, тем более долговечным и устойчивым к механическим воздействиям будет профлист. Простой оцинкованный металл прослужит меньше, чем металл, покрытый специальной полимерной краской. Поэтому для кровли навеса лучше использовать цветные варианты профнастила, но стоит учесть, что и цена, в таком случае, будет выше.
Что такое несущий профнастил?
Несущий профлист отличается от кровельного тем, что его используют не только для кровли, но и для строительства стен и межэтажных перекрытий. Для строительства навесов под личное пользование несущий профнастил применяют крайне редко. Это целесообразно только для больших объектов, где обрешётка крыши выполнена с большими пролетами.
Как правило, это самые высокие профили. Такие, как: НС35, НС44, НС57, Н60, Н75, Н114. Толщина такого профлиста начинается от 0,7 мм. Выделяется характерной особенностью — дополнительным ребром жесткости на одной или сразу двух трапециях профиля.
Стоит отметить, что пренебрегать толщиной профлиста, заявленной в проекте, категорически не следует. Это грозит провалом всего перекрытия.
Марки всех профнастилов
| Кровельные марки профлиста | Несущие марки профлиста |
Вывод
Часто потребители, при планировании заказа навеса для частного пользования, задаются вопросом: «Какую всё-таки марку профнастила выбрать?» Мы выяснили, что стоит брать самые простые марки, потому что высота их трапеции обеспечивает достаточную надежность.
Обычный кровельный профлист подойдет как для забора, так и в качестве стен гаража и кровли навеса. Толщину стоит заказывать не менее, чем 0,45 мм. Это будет самым сбалансированным решением как по цене, так и по прочности.
В капитальном строительстве используется и кровельный, и несущий профнастил, потому что из него можно делать не только крыши, но и несущие стены, опалубки и перегородки.
Читайте также: