Арочные навесы
Навесы такого типа знакомы каждому. Встретить их можно где угодно, например, козырек у подъезда. Сегодня навесы арочные служат надежным укрытием, как в городе, так и за его чертой. Мы предлагаем своему потребителю стильные и практичные конструкции в виде привлекательных арок, которые отлично заменят гаражи. Более того, с помощью арочных сооружений заказчик с легкостью сможет привнести в свой дворик комфорт и уют, надежно защищая от палящих лучей или от дождя в непогоду.
Современные конструкторы отдают предпочтение арочным навесам, изготовленным из поликарбоната. Величина сооружений может быть разнообразной: от небольших конструкций до огромных, высотой в несколько метров. Крупные варианты в виде арки чаще всего используются как торговые палатки или павильоны для ярмарок.
Используя для покрытия крыши поликарбонат, заказчик получает качественную конструкцию, которая отлично пропускает свет, при этом защищает от воздействия ультрафиолета. Именно поэтому арочные конструкции данного типа широко применяются на автостоянках, парковках или на дачах в качестве временного гаража для машины.
Опорами для навесов из поликарбоната служат металлические трубы или деревянные брусы. В первом случае потребитель имеет возможность преобразить конструкцию, украсив ее потрясающими коваными композициями. Профессиональные мастера компании. Имеем немалый опыт в создании и возведении навесов арочного типа различного дизайна. Мы возведем любую конструкцию в Москве в минимальный временной период, при этом приложив максимум усилий и сдав высококачественный проект.
Навес арочный
Калькулятор расчета арочного навеса
Классификация арочных навесов
Арочные навесы являются одной из самых распространенных видов строительной конструкции, который встречается как в частном секторе (жилые строения, приусадебные участки, навесы для машины), так и в городской и промышленной инфраструктуре (козырьки к зданиями, крытые площадки, автостоянки, ангары и т.д.). Имеется множество вариантов исполнения арочных навесов, которые ограничены только желанием заказчика.
Для простоты понимания типов конструкции арочных навесов можно использовать следующие категории:
По типу использованного материала:
По типу монтажа основной конструкции:
По типу крепления элементов конструкции:
По типу крепления вертикальных стоек:
По типу арки фермы навеса:
Следует также разделить навесы по функциональному назначению:
А также по типу используемого кровельного материала:
Конструкция арочного навеса
Далее мы будем рассматривать конструкцию классического металлического навеса с покрытием из сотового или монолитного поликарбоната, так как данный вид конструкции является самым распространенным и часто используемым видом арочных навесов.
Конструкция классического арочного навеса достаточно простая и состоит из:
Основой данной конструкции является металлический каркас. Он удерживает основные нагрузки в виде веса самого навеса, снега и ветровых нагрузок.
Металлический каркас арочного навеса
Используемые материалы
Металлический каркас арочного навеса, как правило, собирается из профильной трубы квадратной и прямоугольной фомы (в разрезе). Для вертикальных и горизонтальных стоек используется труба размерами не ниже 80 мм x 80 мм. Для производства ферм используется труба размерами не меньше 40мм x 20мм.
Использование трубного профиля при производстве металлического каркаса навеса обусловлено техническими характеристиками этого материала:
В зависимости от типа используемой стали может использоваться
Эксплуатация конструкций из оцинкованной стали более долговечная, однако оцинковка может привести к существенному удорожанию металлического каркаса навеса в 2 и более раза. Поэтому для удешевления конструкции обычно используют обычный прокат и обрабатывают сталь перед монтажом покрытием с антикорозийными свойствами.
Усиление конструкции металлических ферм
Усиление конструкции металлических ферм представляет собой решетчатую конструкцию правильной геометрической формы, привариваемую внутри основного каркаса фермы.
Различают следующие типы решеток ферм:
В практике производства металлических навесов, как правило, используются первые три типа решеток: простая вертикальная, треугольная и треугольная с вертикальным усилением.
Простая вертикальная форма решетки дешевая в исполнении, так как расходуется существенно меньшее количество металла. Однако выглядит она простенько и создает впечатление дешевого изделия. Надежность такой конструкции также уступает другим формам решетки для металлических ферм.
Треугольная форма решетки является самой распространенной и оптимальной в контексте надежности. Расход металла выше чем у простой вертикальной формы, и при правильном монтаже продольных стяжек (лагов) на вершину треугольника, такая конструкция обеспечивает надежную и устойчивую опору для всех типов нагрузок.
Треугольная форма решетки с вертикальным усилением является самой надежной и прочной из трех вышеперечисленных видов и в основном используется в конструкциях с повышенными требованиями к нагрузке, однако несет в себе элемент «визуального перегруза» и с эстетической точки зрения уступает треугольной форме.
Все остальные формы решеток ферм используются в основном на объектах промышленного назначения, где требования к эстетике внешнего вида конструкции не являются критичными.
Особенности производства арочных навесов
При производстве арочных навесов необходимо ориентироваться на следующие строительные нормы, регламентирующие производство металлических конструкций:
Выбор металлического профиля
Выбор металлического профиля навеса является очень важным фактором устойчивости конструкции. Чем толще стенка металлического профиля, тем больше несущие способности металлического каркаса навеса. Также необходимо принимать во внимание антикоррозийные свойства материала. Оцинкованный профиль или профиль из нержавеющей стали будет более надежным и долговечным вариантом, но при этом приведет к существенному удорожанию конструкции навеса.
Для простоты восприятия мы предлагаем следующую классификацию усиления каркаса навеса в зависимости от толщины металлического профиля:
Усиление каркаса навеса в зависимости от толщины металлического профиля
| Тип профиля | Используемый профиль | Антикоррозийность | Несущая способность | Стоимость |
|---|---|---|---|---|
| 1. Стандартные профили | ||||
| 1.1. Облегченный | 80 x 80 x 1,5 мм, 40 x 20 x 1,5 мм | Высокая | Выше средней | |
| 2. Оцинкованные профили | ||||
| 2.1. Оцинкованный облегченный | 80 x 80 x 1,5 мм, 40 x 20 x 1,5 мм | Высокая | Средняя | Высокая |
| 2.2. Оцинкованный усиленный | 100 x 100 x 2 мм, 40 x 20 x 2 мм | Очень высокая | Высокая | Очень высокая |
Выбор типа усиления ферм
Для арочного навеса также актуальным является форма фермы в виде нескольких сваренных между собой дуг. Такая конструкция менее перегружена визуально и легко воспринимается на глаз.
Шаг ферм и продольных стяжек (лагов)
Основным риском при эксплуатации навеса из поликарбоната является разрушение кровельного покрытия под воздействием внешних нагрузок. Хотя поликарбонат является достаточно прочным и гибким материалом, существенные нагрузки на прогиб могут привести к его разрушению или деформации. Чем длиннее пролет между металлическими опорами, на которых держится лист поликарбоната, тем сильнее нагрузки на прогиб как на металлическую обрешетку каркаса, так и на поликарбонат непосредственно.
Выбор поликарбоната
Остановимся на основных вариантах выбора:
По типу поликарбоната:
По плотности материала:
Окончательный выбор материала лежит на заказчике, однако мы не рекомендуем использовать поликарбонат тоньше 8мм с низкой плотностью пластика. Оптимальным вариантом является толщина 10мм с плотностью стандарт или премиум. Разница в цене для такого поликарбоната будет пропорциональна его плотности.
Покраска арочного навеса
Покраска металлической конструкции является одним из важнейших этапов технологической цепочки производства арочного навеса. Это прежде всего связано с особенностями эксплуатации изделия в агрессивной среде: атмосферные осадки, перепады температуры, ультрафиолетовое излучение. Для того, чтобы конструкция навеса служила долго, необходимо прежде всего, защитить ее от коррозии.
Антикоррозийная обработка металлического каркаса обязательно должна включать в себя следующие этапы:
Покраска металлического каркаса арочного навеса может отличаться, в зависимости от выбранной технологии. В последнее время очень сильно распространены т.н. краски «три в одном», которые содержат в своем составе антикоррозийный материал, грунтовку и финишную краску. Использование таких красок существенно сокращает время и трудозатраты при покраске навеса.
Перед монтажом навеса у заказчика, предварительно подготовленные элементы конструкции тщательно обрабатываются и красятся в финишный слой. Далее необходимо выждать не менее суток для того, чтобы краска высохла и приобрела свои окончательные свойства.
Однако отдельные части навеса монтируются между собой уже на площадке заказчика, и поэтому отдельные места сварки обрабатываются и докрашиваются уже на месте.
Монтаж арочного навеса
Монтаж арочного навеса производится на ленточный фундамент, подготовленную бетонную поверхность, сваи, либо винтовые сваи. Строительство ленточного фундамента под навес экономически неоправданно, поэтому как правило используются три последних варианта.
Монтаж на ленточный фундамент
Ленточный фундамент представляет собой замкнутый контур из бетонной полосы (ростверка), опирающегося на бетонные сваи, установленные по контуру ростверка с определенным шагом. Ленточный фундамент считается надежной конструкцией, которая выдерживает нагрузки конструкций в несколько этажей. Для целей монтажа навеса, ленточный фундамент является надежной, но дорогой и избыточной формой опоры. Мы рекомендуем использовать ленточный фундамент только при существенных нагрузках основной конструкции навеса.
Организация ленточного фундамента осуществляется в несколько этапов:
Монтаж на бетонную поверхность
Монтаж навеса на бетонную поверхность является одним из самых распространенных вариантов установки навеса. При таком виде монтажа предполагается, что заказчик залил армированную бетонную плиту на всей площадке, под которую делается навес. Толщина бетона должна быть не меньше 10-15 см. При монтаже навеса используют металлические пластины и распорные анкеры, которые углубляются в бетон и фиксируются с четырех сторон пластины. Далее вертикальная стойка навеса приваривается к металлической пластине.
Монтаж на буронабивные сваи
Монтаж на винтовые сваи
Третьим по популярности является монтаж конструкции навеса на металлические винтовые сваи. Металлическая свая представляет собой трубу с зауженным конусовидным наконечником и приваренные к трубе лопасти либо резьбу.
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:
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 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=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 |
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:
| 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 |
Примечание
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 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:
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:
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!
