Больше 100 % у трубы значит, что сечение не проходит.
Как рассчитать навес из профильной трубы на снеговую нагрузку
- Снег. Вес снега на земле берут по карте снеговых районов: в СП 20.13330.2016 это 0,5–4,0 кПа (табл. 10.1). При уклоне до 30° на навесе лежит столько же снега, сколько на земле (μ = 1, табл. Б.1). По Еврокоду μ = 0,8, зато на защищённом месте снег умножают на 1,2 (EN 1991-1-3, табл. 5.1, 5.2).
- Расчётная нагрузка. Снег умножают на 1,4 по СП (п. 10.12), вес профлиста и металла на 1,05, поликарбоната на 1,2: в табл. 7.1 строки для него нет, берём с запасом. По Еврокоду снег на 1,5, вес на 1,35.
- Ферма. Нагрузку с 1 м² умножают на шаг ферм. Усилие в каждом стержне фермы проверяют на прочность и устойчивость (СП 16.13330.2017, п. 7.1.1, 7.1.3).
- Опоры. Балку по верху считают цельной, фермы давят на неё там, где стоят. Ферма прямо над стойкой целиком уходит в эту стойку, а на среднюю стойку цельная балка давит сильнее, чем на крайние. Забетонированную внизу стойку считают с расчётной длиной 2H (табл. 30).
- Прогиб. Его считают от веса кровли и половины снега и сравнивают с нормой (СП 20.13330.2016, табл. Д.1).
Процент у трубы показывает самую строгую из проверок: прочность, устойчивость, гибкость (λ, длина делить на радиус инерции) или тонкую стенку. Высокую стенку прямоугольной трубы сравнивают с пределом по гибкости вокруг большой оси (табл. 9, прим. 1). В примере ниже решётка 40 × 20 × 2 упирается именно в стенку. Сталь калькулятор берёт С245: Ry = 245 / 1,05 = 233 Н/мм² (СП 16.13330.2017, табл. В.3 и 3). Трубы со стенкой 2 мм из С245 не катают (ГОСТ 30245-2003, п. 4.2): расчёт годен, если в сертификате предел текучести не меньше 245 Н/мм².
| Что | Норма | Откуда |
|---|---|---|
| Коэффициент формы μ для навеса с уклоном до 30°, СП | 1 | СП 20.13330.2016, прил. Б, п. Б.1, табл. Б.1 |
| Коэффициент формы μ1 для уклона до 30°, EN | 0,8 | EN 1991-1-3:2003, табл. 5.2 |
| Уклон, до которого μ не снижается | 30 ° | СП 20.13330.2016, табл. Б.1; EN 1991-1-3, табл. 5.2 |
| Уклон, с которого μ = 0 (между 30° и 60° по прямой) | 60 ° | СП 20.13330.2016, табл. Б.1; EN 1991-1-3, табл. 5.2 |
| Коэффициент сноса снега ce по СП (снижение по п. 10.7 не берём) | 1 | СП 20.13330.2016, п. 10.6 |
| Термический коэффициент ct (под навесом не топят) | 1 | СП 20.13330.2016, п. 10.10; EN 1991-1-3, п. 5.2(8) |
| Ce по EN: обычная местность | 1 | EN 1991-1-3:2003, табл. 5.1 |
| Ce по EN: продуваемая местность | 0,8 | EN 1991-1-3:2003, табл. 5.1 |
| Ce по EN: защищённая местность | 1,2 | EN 1991-1-3:2003, табл. 5.1 |
| Коэффициент надёжности для снега, СП | 1,4 | СП 20.13330.2016, п. 10.12 |
| Частный коэффициент для снега, EN | 1,5 | EN 1990:2002, табл. A1.2(B), прим. 2 |
| Частный коэффициент для веса кровли и металла, EN | 1,35 | EN 1990:2002, табл. A1.2(B), прим. 2 |
| Коэффициент надёжности для веса металла и металлической кровли, СП | 1,05 | СП 20.13330.2016, табл. 7.1 |
| Коэффициент для веса поликарбоната и другой неметаллической кровли, СП | 1,2 | СП 20.13330.2016, табл. 7.1: заводские слои 1,2; наш выбор в запас |
| Доля снега при проверке прогиба | 0,5 | СП 20.13330.2016, табл. Д.1, поз. 2а |
| Предельный прогиб при пролёте до 1 м: пролёт делить на | 120 | СП 20.13330.2016, табл. Д.1, поз. 2а |
| То же, пролёт 3 м | 150 | СП 20.13330.2016, табл. Д.1, поз. 2а |
| То же, пролёт 6 м | 200 | СП 20.13330.2016, табл. Д.1, поз. 2а |
| То же, пролёт 12 м (высота до 6 м) | 250 | СП 20.13330.2016, табл. Д.1, поз. 2а, прим. 3 |
| То же, пролёт 24 м и больше (высота до 6 м) | 300 | СП 20.13330.2016, табл. Д.1, поз. 2а, прим. 3 |
| Нормативное сопротивление стали С245 (трубы 2–20 мм) | 245 Н/мм² | СП 16.13330.2017, табл. В.3 |
| Коэффициент надёжности по материалу для труб | 1,05 | СП 16.13330.2017, табл. 2 и 3: Ry = Ryn/γm |
| Сопротивление срезу: доля от Ryn/γm | 0,58 | СП 16.13330.2017, табл. 2 |
| Модуль упругости стали E | 206 000 Н/мм² | СП 16.13330.2017, табл. Б.1 |
| Коэффициент условий работы γc | 1 | СП 16.13330.2017, табл. 1, прим. 5 |
| Условная гибкость, до которой φ = 1 (трубы, тип a) | 0,6 | СП 16.13330.2017, п. 7.1.3 |
| Коэффициент α для труб (тип сечения a) | 0,03 | СП 16.13330.2017, табл. 7 |
| Коэффициент β для труб (тип сечения a) | 0,06 | СП 16.13330.2017, табл. 7 |
| Условная гибкость, выше которой φ не больше 7,6/λ̄² | 3,8 | СП 16.13330.2017, п. 7.1.3 |
| Предельная условная гибкость стенки трубы при λ̄ ≤ 1 | 1,2 | СП 16.13330.2017, п. 7.3.2, табл. 9, формула (25) |
| Предельная условная гибкость стенки трубы, не больше | 1,6 | СП 16.13330.2017, табл. 9, формула (26) |
| Сжатая полка трубы в балке: множитель в 1,5·√(Ry/σc) | 1,5 | СП 16.13330.2017, п. 8.5.18, формула (98) |
| Предельная гибкость поясов, опорных раскосов и стоек фермы, стоек навеса: 180 − 60α | 180 | СП 16.13330.2017, табл. 32, поз. 1а и 4 |
| Предельная гибкость прочих сжатых элементов решётки: 210 − 60α | 210 | СП 16.13330.2017, табл. 32, поз. 2а |
| α в формулах предельной гибкости, не меньше | 0,5 | СП 16.13330.2017, табл. 32, обозначения |
| Предельная гибкость растянутых элементов фермы | 400 | СП 16.13330.2017, табл. 33, поз. 1 и 2 |
| Коэффициент расчётной длины стойки, забетонированной внизу и свободной вверху | 2 | СП 16.13330.2017, п. 10.3.1, табл. 30 |
| Расчётная длина сжатого пояса из плоскости фермы: доля от l1 | 1 | СП 16.13330.2017, п. 10.1.1, табл. 24, поз. 2б |
| Расчётная длина прочих элементов решётки в плоскости фермы: доля от l | 0,9 | СП 16.13330.2017, табл. 24, поз. 1б |
Расчёт фермы для навеса: шаг ферм и сечение поясов
Самый большой шаг ферм, при котором проходят пояса, решётка и прогиб. Ферма высотой в 1/10 пролёта, узлы через 0,5 м, профлист. Больше 3 м калькулятор не берёт.
| Пролёт | Пояса 40 × 40 × 2, снег 1,5 кПа | Пояса 60 × 40 × 2, снег 1,5 кПа | Пояса 40 × 40 × 2, снег 2,5 кПа |
|---|---|---|---|
| 6 м | 3 м | 3 м | 2,4 м |
| 8 м | 2,95 м | 3 м | 1,8 м |
| 9 м | 2,55 м | 2,55 м | 1,55 м |
| 10 м | 2,3 м | 2,95 м | 1,4 м |
| 12 м | 1,9 м | 2,45 м | 1,15 м |
До 9 м решётка 40 × 20 × 2. На 10 м она проходит только до шага 1,65 м, на 12 м не проходит совсем: выходит за предел гибкости (СП 16.13330.2017, табл. 32). Поэтому там в таблице решётка 40 × 40 × 2. Прогон кладут над каждым узлом верхнего пояса, иначе пояс между прогонами выгнется вбок раньше расчёта.
На уклоне нижний пояс у нижней опоры сжат, и вбок его считают на длине между закреплёнными узлами (табл. 24). Без распорок ни одна ферма из таблицы не проходит, поэтому в таблице распорки через 0,5 м.
Нагрузка на профильную трубу: таблица для балки из одной трубы
Труба стоит высокой стороной вверх. Самый большой шаг балок под снег 1,5 кПа и профлист, «нет» значит, что не проходит даже шаг 0,3 м. W (момент сопротивления) взят из сортамента: чем он больше, тем больший изгиб держит сечение.
| Труба | W, см³ | Пролёт 2 м | 3 м | 4 м | 5 м |
|---|---|---|---|---|---|
| 40 × 20 × 2 | 2,09 | 0,4 м | нет | нет | нет |
| 40 × 40 × 2 | 3,47 | 0,7 м | нет | нет | нет |
| 60 × 40 × 2 | 6,14 | 1,25 м | 0,55 м | нет | нет |
| 60 × 40 × 3 | 8,46 | 1,75 м | 0,75 м | 0,35 м | нет |
| 80 × 40 × 3 | 13,06 | 2,7 м | 1,2 м | 0,65 м | 0,3 м |
| 80 × 80 × 3 | 21,95 | 3 м | 2 м | 1,1 м | 0,6 м |
| 100 × 50 × 3 | 21,29 | 3 м | 1,95 м | 1,05 м | 0,65 м |
Допустимый прогиб (по виду навеса): L/150 при пролёте 3 м, L/200 при 6 м, между ними по прямой (СП 20.13330.2016, табл. Д.1, прим. 2). На 5 м это 26,7 мм.
Стойки для навеса из профильной трубы
Здесь решает гибкость: предел для колонны 180 − 60α, α не меньше 0,5 (СП 16.13330.2017, табл. 32), значит 2H / i не больше 150. Наибольшая высота при нагрузке из примера:
| Труба | 60 × 60 × 3 | 80 × 80 × 3 | 100 × 100 × 3 | 120 × 120 × 4 |
|---|---|---|---|---|
| Высота H до | 1,7 м | 2,3 м | 2,95 м | 3,5 м |
Пример расчёта
Односкатный навес 5 × 6 м, уклон 8°, профлист с прогонами 10 кг/м², снег 1,5 кПа. Расчётная нагрузка 1,4 × 1,5 + 1,05 × 0,099 = 2,20 кПа, то есть 225 кг/м². Ферма высотой 0,4 м, 12 панелей по 0,42 м, пояса 40 × 40 × 2, решётка 40 × 20 × 2, весит 44 кг. На 1 м фермы при шаге 1 м приходится 2,29 кН. Верхний пояс загружен на 47 %, решает тонкая стенка. Нижний пояс с распорками через 0,5 м: 47 %, решётка 50 %. Прогиб 1,9 мм при норме 26,7 мм. Балка 100 × 100 × 3 по стойкам через 3 м: фермы через 1 м, момент над средней стойкой 6,0 кН·м, 72 %. Средняя опора 100 × 100 × 3 высотой 2,5 м: нагрузка 2251 кг, гибкость 500 / 3,94 = 127 при пределе 150, 85 %. Трубы всего 550 кг.
Частые ошибки
- Ставят трубу 60 × 60 на опоры высотой 2,5 м. По весу она выдержит, а по гибкости нет: 2 × 250 / 2,31 = 216.
- Не ставят распорку нижнего пояса. В примере без неё гибкость пояса 505 / 1,54 = 328 при пределе 150.
- Берут одну трубу на большой пролёт. Балка 60 × 40 × 2 на 4 м не проходит даже с шагом 0,3 м. Ферма высотой 0,4 м с такими же поясами держит шаг 3 м.
Что калькулятор не считает
Ветер: он может сорвать лёгкий навес вверх, его считают по разделу 11 СП 20.13330.2016. Узлы, сварные швы и фундамент. Навес у стены дома ниже его крыши: туда сползает снег с крыши, и нагрузку берут по схеме Б.8 (профиль «в» для навесов).
Вес металла калькулятор уже посчитал, по нему удобно заказывать профиль на фермы, балки и стойки сразу. Прогоны и распорки в этот вес не входят. Если навес строит компания, которая ведёт объект в программе RemontCRM, смета придёт вам ссылкой, и цену в ней вы сами зафиксируете до начала работ.