Розрахунок ферми для навісу формули, які знадобиться використовувати

Навіс є простою архітектурної конструкцією, яка застосовується в самих різних цілях. У більшості випадків його виготовляють за відсутності гаража з накриттям на дачі або для того, щоб захистити майданчик для відпочинку від сильних сонячних променів. Для забезпечення надійності і міцності подібної споруди невеликих розмірів знадобиться провести розрахунок навісу. В кінцевому підсумку можна буде отримати дані, які зможуть показати, які ферми будуть використовуватися і як їх потрібно буде варити.

Схему закріплення профільних труб можна побачити на рис. 1.

На малюнку 1 зображена схема закріплення труб

Як розрахувати ферми для навісу своїми руками?

Для того щоб зробити розрахунок подібної конструкції для навісу, знадобиться підготувати:

• Калькулятор і спеціальне програмне забезпечення;
• СНиП 2.01.07-85 і СНиП П-23-81.

При проведенні розрахунків треба буде виконати наступні дії:

1. Перш за все потрібно буде вибрати схему ферми. Для цього визначаються майбутні контури. Обриси потрібно вибирати виходячи з основних функцій навісу, матеріалу та інших параметрів;
2. Після цього треба буде визначити габарити виготовляється конструкції. Висота буде залежати від типу покрівлі та використовуваного матеріалу, ваги та інших параметрів;
3. Якщо розміри прольоту перевищують 36 м, знадобиться провести розрахунок для будівельного підйому. В даному випадку мається на увазі зворотний погашається вигин від навантажень на ферму;
4. Необхідно визначити розміри панелей споруди, які повинні відповідати відстаням між окремими елементами, які забезпечують передачу навантажень;
5. На наступному етапі визначається відстань між вузлами, яке найчастіше дорівнює ширині панелі.

При здійсненні розрахунків дотримуйтесь таких порад:

1. Знадобиться все значення вирахувати в точності. Слід знати, що навіть найменший недолік призведе до помилок в процесі твори всіх робіт з виготовлення конструкції. Якщо немає впевненості у власних силах, то рекомендується відразу ж звернутися до професіоналів, які мають досвід в проведенні подібних розрахунків;
2. Для полегшення роботи можна використовувати готові проекти, в які залишиться лише підставити наявні значення.

На цьому фото зображено металеве укриття

В процесі виконання розрахунку ферми слід пам'ятати, що в разі її збільшується висоти буде збільшуватися і несуча здатність. У зимову пору року сніг на подібному навісі практично не буде накопичуватися. Для того щоб збільшити міцність конструкції, слід встановити кілька міцних ребер жорсткості.

Для спорудження ферми найкраще використовувати трубу з заліза, яка має невелику вагу, високу міцність і жорсткість. У процесі визначення розмірів для подібного об'єкта знадобиться враховувати наступні дані:

1. Для конструкцій невеликих розмірів, ширина яких становить до 4,5 м, знадобиться використовувати трубу з металу 40х20х2 мм;
2. Для конструкцій, ширина яких становить менше 5,5 м, потрібно використовувати трубу з розмірами 40х40х2 мм;
3. Якщо ширина ферми складе більше 5,5 м, найкраще застосувати трубу 60х30х2 мм або 40х40х3 мм.

У процесі планування кроку ферм слід враховувати, що максимально можливу відстань між трубами навісу складає 1,7 м. Тільки в такому випадку можна буде зберегти надійність і міцність конструкції.

Приклад розрахунку ферм для навісу

1. Як приклад буде розглянуто навіс шириною 9 м ухилом в 8 °. Проліт споруди становить 4,7 м. Навантаження снігу для регіону знаходяться на рівні 84 кг / м²;
2. Вага ферми становить приблизно 150 кг (слід взяти маленький запас на міцність). Вертикальне навантаження складає 1,1 т на стійку з висотою 2,2 м;
3. Одним кінцем ферма буде спиратися на стінку споруди з цегли, а другим - на колону для опори навісу з допомогою анкерних болтів. Для виготовлення ферми використовується квадратна труба 45х4 мм. Слід зауважити, що з подібним пристосуванням досить зручно працювати;
4. Найкраще виготовляти ферми з паралельними поясами. Висота кожного з елементів становить 40 см. Для розкосів використовується труба перетином 25х3 мм. Для нижнього і верхнього пояса застосовується труба 35х4 мм. Козирки та інші елементи потрібно буде зварити один з одним, тому товщина стінки буде 4 мм.

В кінцевому підсумку можна буде отримати наступні дані:

• Розрахунковий опір для стали: Ry = 2,45 T / см²;
• Коефіцієнт надійності - 1;
• Проліт для ферми - 4,7 м;
• Висота ферми - 0,4 м;
• Число панелей для верхнього пояса конструкції - 7;
• Кути потрібно буде варити через один.

Всі необхідні дані для розрахунків можна буде знайти в спеціальних довідниках. Однак професіонали рекомендують проводити розрахунки подібного типу за допомогою використання програмного забезпечення. Якщо буде допущена помилка, то що виготовляються ферми складуться під впливом навантажень снігу і вітру.

Як розрахувати ферму для навісу з полікарбонату?

Навіс є складною конструкцією, тому перед придбанням певної кількості матеріалу знадобиться кошторис. Каркас для опори повинен мати можливість витримувати будь-які навантаження.

Для того щоб зробити професійний розрахунок конструкції з полікарбонату, рекомендується звернутися за допомогою до інженера з досвідом подібної роботи. Якщо навіс являє собою окрему конструкцію, а не прибудову до приватного будинку, то розрахунки ускладняться.

Вулична покрівля складається з стовпчиків, лаг, ферм і покриття. Саме ці елементи і потрібно буде розраховувати.

Якщо планується виготовити навіс з полікарбонату арочного типу, то не вийде обійтися без використання ферм. Ферми є пристосуваннями, які пов'язують лаги і опорні стовпчики. Від подібних елементів будуть залежати розміри навісу.

Навіси з полікарбонату, в якості основи яких застосовуються металеві ферми, виготовляти досить складно. Правильний каркас зможе розподіляти навантаження по опорним стовпчиків і лагам, при цьому конструкція навісу не руйнуватиме.

Для монтажу полікарбонату найкраще використовувати профільні труби. Основний розрахунок ферми - облік матеріалу і ухилу. Наприклад, для односкатной навісної конструкції з маленьким ухилом застосовується неправильна форма ферми. Якщо конструкція має маленький кут, то можна використовувати металеві ферми в формі трапеції. Чим більше радіус структури арки, тим менше існує можливостей затримки снігу на покрівлі. В даному випадку несуча здатність ферми буде великий (рис. 2).

На малюнку 2 зображений майбутній навіс покритий полікарбонатом

Якщо використовується проста ферма будиночком розмірами 6х8 м, то розрахунки будуть такими:

• Крок між стовпчиками для опори - 3 м;
• Кількість металевих стовпчиків - 8 шт;
• Висота ферм під стропами - 0,6 м;
• Для пристрою обрешітки даху знадобиться 12 профільних труб з розмірами 40х20х0,2 см.

У деяких випадках можна заощадити шляхом зменшення кількості матеріалу. Наприклад, замість 8-ми стійок можна встановити 6. Можна також скоротити обрешітку каркаса. Однак не рекомендується допускати втрату жорсткості, так як це може привести до руйнування споруди.

Докладний розрахунок ферми і дуги для навісу

В даному випадку буде проводитися розрахунок навісу, ферми якого встановлюються з кроком 1 м. Навантаження на подібні елементи від обрешітки передається виключно в вузлах ферми. Як матеріал для покрівлі використовується профнастил. Висота ферми і дуги може бути будь-хто. Якщо це навіс, який примикає до основної будівлі, то головним обмежувачем є форма покрівлі. У більшості випадків зробити висоти ферми більше 1 м не вийде. З урахуванням того, що знадобиться робити ригеля між колонами, максимальна висота складе 0,8 м.

Схему навісу по фермам можна побачити на рис. 3. Блакитним кольором позначаються балки обрешітки, синім кольором - ферма, яку потрібно буде розраховувати. Фіолетовим кольором позначаються балки або ферми, на які спиратимуться колони.

В даному випадку буде використовуватися 6 ферм трикутної форми. На крайні елементи навантаження буде в кілька разів менше, ніж на інші. В даному випадку металеві ферми будуть консольними, тобто їх опори розташовуються не на кінцях ферм, а у вузлах, які зображені на рис. 3. Така схема дозволяє рівномірно розподіляти навантаження.

На малюнку 3 зображено схема укриття по фермам

Розрахункове навантаження становить Q = 190 кг, при цьому снігове навантаження дорівнює 180 кг / м². Завдяки перетинах можливо провести розрахунок зусиль у всіх стрижнях конструкції, при цьому потрібно враховувати той факт, що ферма і навантаження на даний елемент є симетричною. Отже, знадобиться розраховувати не всі ферми і дуги, а лише деякі з них. Для того щоб вільно орієнтуватися у великій кількості стрижнів в процесі розрахунку, стрижні і вузли промарковані.

Формули, які знадобиться використовувати при розрахунку

Знадобиться визначити зусилля в декількох стрижнях ферми. Для цього слід використовувати рівняння статичної рівноваги. У вузлах елементів шарніри, тому значення моментів вигину в вузлах ферми дорівнює 0. Сума всіх сил по відношенню до осі x і y теж дорівнює 0.

Знадобиться скласти рівняння моментів по відношенню до точки 3 (д):

М3 = -Ql / 2 + N2-a * h = 0, де l - відстань від точки 3 до точки прикладання сили Q / 2, яке становить 1,5 м, а h - плече дії сили N2-a.

Ферма має розрахункову висоту 0,8 м і довжину 10 м. У такому випадку тангенс кута a складе tga = 0,8 / 5 = 0,16. Значення кута a = arctga = 9,09 °. В кінцевому підсумку h = lsina. З цього випливає рівняння:

N2-a = Ql / (2lsina) = 190 / (2 * 0,158) = 601,32 кг.

Таким же чином можна визначити значення N1-a. Для цього знадобиться скласти рівняння моментів по відношенню до точки 2:

М2 = -Ql / 2 + N1-a * h = 0;

N1-a = Q / (2tga) = 190 / (2 * 0,16) = 593,77 кг.

Перевірити вірність обчислень можна шляхом складання рівняння сил:

EQy = Q / 2 - N2-asina = 0; Q / 2 = 95 = 601,32 * 0,158 = 95 кг;

EQx = N2-acosa - N1-a = 0; N1-a = 593,77 = 601,32 * 0,987 = 593,77 кг.

Умови статистичного рівноваги виконані. Будь-яке з рівнянь сил, які використовувалися в процесі перевірки, можна використовувати для того, щоб визначити зусилля в стержнях. Подальший розрахунок ферм виробляється таким же чином, рівняння не зміняться.

Варто знати, що розрахункову схему можна скласти, так щоб всі поздовжні сили направлялися від поперечних перерізів. В такому випадку знак «-» перед показником сили, який отриманий при розрахунках, покаже, що подібний стрижень буде працювати на стиск.

Для того щоб визначити зусилля в стержні з-й, знадобиться насамперед визначити значення кута у: h = 3siny = 2,544 м.

Ферма для навісу своїми руками розраховується нескладно. Знадобиться лише знати основні формули і вміти їх використовувати.