Расчет нагрузок навеса - калькулятор

Как пользоваться калькулятором

1. Задайте геометрию навеса

   Тип (односкатный, двускатный, арочный), опирание - к дому или отдельно стоящий, длина, ширина вылета, высота стоек и уклон кровли

2. Выберите снеговой и ветровой район

   По СП 20.13330.2016. Москва - III снеговой (1,5 кПа) и I ветровой (0,23 кПа). Города подсказаны в списках

3. Укажите кровлю

   Поликарбонат, профнастил или металлочерепица. Вес покрытия входит в собственный вес конструкции - и он же удерживает навес от ветрового отрыва

4. Посмотрите нагрузки

   Калькулятор даст снеговую и ветровую нагрузку в кг/м², полную нагрузку на фундамент, нагрузку на одну стойку и ее несущую способность с коэффициентом запаса

5. Подберите профтрубу

   В блоке "Уточнить расчет" меняйте сечения стоек, стропил и прогонов, пока запас не станет достаточным. Там же - метраж и масса металла

Снеговая нагрузка на навес

Формула из СП 20.13330.2016, пункт 10.1:

S = 0,7 · c_e · c_t · µ · S_g

Здесь S_g - нормативный вес снегового покрова снегового района (Москва - III район, 1,5 кПа), µ - коэффициент формы кровли, c_e - коэффициент сноса снега ветром (1,0, но на открытой продуваемой площадке допускается 0,85), c_t - термический коэффициент, для холодного навеса равен 1

Коэффициент µ зависит от уклона: при α ≤ 30° он равен 1 - снег лежит весь. От 30° до 60° падает линейно: µ = (60 − α) / 30. При уклоне 60° и круче снег не задерживается вовсе, µ = 0. Отсюда простое правило: делать навес уклоном 20° и уклоном 5° - по снегу одно и то же, выигрыш начинается только после 30°

Важно: снеговая нагрузка приложена к горизонтальной проекции кровли, а не к площади ската. Навес 4 × 6 м с уклоном 15° имеет площадь кровли 24,8 м², но снег считается по 24 м²

Ветровая нагрузка: навес не давит, а отрывает

Это главное, что путают. У навеса нет стен, ветер проходит под кровлей и создает под ней избыточное давление, а сверху - разрежение. Результат - подъемная сила. Навес не складывается, он улетает вместе со стойками, если они не забетонированы

w = w₀ · k(z_e) · c

w₀ - давление ветрового района (Москва - I район, 0,23 кПа). k(z_e) - коэффициент высоты и типа местности: для пригорода (тип B) на высоте до 5 м это 0,5, на открытом поле (тип A) - 0,75. c - аэродинамический коэффициент; для свободно стоящих навесов он знакопеременный, в расчете на отрыв принимаем 1,4

Дальше сравниваем подъемную силу с собственным весом конструкции. Если вес меньше - навес держится только на анкерах и бетоне. Калькулятор показывает обе цифры и коэффициент удержания

Расчет стойки навеса на устойчивость

Стойка навеса работает на сжатие, но разрушается не от смятия, а от потери устойчивости - выгибается вбок. Проверка по СП 16.13330.2017:

N ≤ φ · A · R_y

где A - площадь сечения профтрубы, R_y = 240 МПа для стали С245, а φ - коэффициент продольного изгиба. Он берется по гибкости λ = µ₀ · l / i, где i - радиус инерции сечения, а µ₀ - коэффициент расчетной длины: 2 для чистой консоли со свободным верхом, 1,5 для стойки, раскрепленной обвязкой и раскосами, 0,7 для жесткой рамы со связями

Считаем самую длинную стойку. У односкатного навеса 4 × 6 м с уклоном 15° задняя стойка высотой 2,5 + 1,07 = 3,57 м. Для трубы 100 × 100 × 3 (A = 1 164 мм², i = 39,6 мм) и µ₀ = 1,5: λ = 1,5 · 3 572 / 39,6 = 135, φ ≈ 0,31. N_доп = φ · A · R_y = 87,7 кН ≈ 8 940 кгс при нагрузке 382 кгс

Запас 23-кратный - и это не ошибка. Стойку навеса выбирают не по нагрузке, а по гибкости. По СП 16.13330.2017 предельная гибкость сжатых элементов - 150; труба 80 × 80 × 3 на той же высоте дает λ = 170 и по нормам уже не проходит, хотя нагрузку держит с двенадцатикратным запасом. Калькулятор показывает λ и предупреждает, когда она вылезает за 150

Пример расчета: навес 4 × 6 м

Расчет металла на навес из профильной трубы

Навес из металлопрофиля собирается из четырех групп элементов, и считаются они по-разному:

• Стойки - по числу рядов (длина ÷ шаг + 1) и по числу рядов опор: у отдельностоящего навеса их два, у пристенного один. У односкатного задние стойки выше передних на "вылет × tg α". Сечение - 80 × 80 × 3 при высоте до 3 м, дальше 100 × 100 × 3: решает не нагрузка, а гибкость
• Стропила (фермы) - по одной на ряд стоек, длиной со скат. При пролете больше 4-5 м балку заменяют фермой: два пояса и раскосы, метраж вырастает примерно в 2,6 раза, зато сечение падает
• Прогоны обрешетки - вдоль навеса, шагом по допуску покрытия. Профнастил НС35 держит 3 м, С21 - полтора, поликарбонат 8 мм - 0,8 м. Это самая массовая позиция по метражу
• Обвязка и раскосы - верхний пояс по стойкам и косынки в углах. Без раскосов навес складывается вбок, как параллелограмм: это самая частая причина обрушения самодельных навесов

Массу считаем через погонный вес профтрубы из сортамента: 100 × 100 × 3 - 9,14 кг/м, 80 × 80 × 3 - 7,25 кг/м, 60 × 40 × 2 - 3,01 кг/м, 40 × 20 × 2 - 1,76 кг/м. Умножаем метраж на вес и складываем

Снеговые и ветровые районы

Оба справочника - из СП 20.13330.2016. Снеговой район определяет вес снега, ветровой - давление ветра. Для Москвы это III и I соответственно; их часто путают, а разница в нагрузке - в разы

Частые ошибки

• Считают только снег. Ветровой отрыв для легкого навеса опаснее: конструкция весит 500 кг, а ветер тянет вверх 408. Навес улетает целиком, вместе с незабетонированными стойками
• Стойки на "пятках" и анкерах в отмостку. Отмостка - не фундамент. Стойку бетонируют в скважину минимум на 0,8-0,9 м, ниже пучинистого слоя
• Снег считают по площади ската. Он считается по горизонтальной проекции - иначе нагрузка завышена, а при большом уклоне еще и коэффициент µ забывают снизить
• Нет раскосов. Рама из стоек и балок без диагоналей - механизм, а не конструкция. Первый же боковой ветер ее перекосит
• Пристенный навес без водоотвода. Снег со ската дома съезжает на навес и удваивает нагрузку. Считать нужно с "мешком" снега у стены - или ставить снегозадержатели на доме
• Поликарбонат 4 мм на навес. Это тепличная толщина. На навес - от 8 мм, иначе лист продавит первым же снегом между прогонами

Частые вопросы