Навес – полезное сооружение для любого участка: это хорошее временное укрытие для автомобиля, его можно установить над бассейном, под навесом можно поставить чайный стол или расположить инструменты. Но чтобы он был практичным и полезным, в первую очередь нужно позаботиться о его прочности и максимальной долговечности.
Самая простая конструкция представляет собой несколько вертикальных стоек и горизонтальную раму, к которой прикрепляются стропила для крыши, однако такое сооружение не годится для навеса большой площади. Чтобы перекрыть широкое пространство, потребуется соорудить большой каркас, а для этого нужно правильно рассчитать и сварить металлические фермы для навеса своими руками.
Из чего состоит каркас
Перед началом расчета навеса необходимо четко понимать, из каких элементов он состоит. А их всего несколько.
Стойки, как уже понятно из названия, являются теми элементами, на которых лежит весь навес. Как правило, это профилированная труба высотой 2,2-2,8 метра. Высота ее зависит от способа крепления. Если она крепится анкерами к закладной, забетонированной в земле, то высота ее берется 2,2 метра. В случаях если стойка забетонирована или закопана, то высота берется 2,8 метра.
Для укрепления навеса служат арки и фермы. Последних чаще всего устанавливают две. А вот точное количество арок подскажет только проведенный расчет навеса. Данное значение зависит от габаритов сооружения.
Ферма – элемент конструкции, соединяющий опорные столбы и лаги.
Листы поликарбоната крепятся к элементам конструкции, которые называются направляющими. Для этого используются термошайбы. Их расположение и частота шага зависят от расстояния между несущими опорами и вида поликарбоната (его толщины).
Изготовление деталей для фермы
Точность сборки фермы крайне важна, ведь все расчёты мы проводили методом векторных диаграмм, а вектор, как известно, может быть только абсолютно прямым. Поэтому малейшие напряжения, возникающие вследствие искривлений из-за неправильной подгонки элементов, сделают ферму крайне неустойчивой.
Сначала нужно определиться с размерами деталей внешнего пояса. Если с нижней балкой всё достаточно просто, то для нахождения длины верхней можно воспользоваться либо теоремой Пифагора, либо тригонометрическим соотношением сторон и углов. Последнее предпочтительно при работе с такими материалами, как угловая сталь и профильная труба. Если угол ската фермы известен, его можно вносить как поправку при подрезке краёв деталей. Прямые углы пояса соединяются подрезкой под 45°, наклонные — путём добавления к 45° угла наклона с одной стороны стыка и вычитанием его же с другой.
Детали заполнения вырезают по аналогии с элементами пояса. Основная загвоздка в том, что ферма — изделие строго унифицированное, а потому для её изготовления потребуется точная деталировка. Как и при расчёте воздействий, каждый элемент нужно рассматривать индивидуально, определяя углы схождения и, соответственно, углы подреза краёв.
Довольно часто фермы изготавливают радиусными. Такие конструкции имеют более сложную методику расчёта, но большую конструкционную прочность, обусловленную более равномерным восприятием нагрузок. Изготавливать скругленными элементы заполнения смысла нет, а вот для деталей пояса это вполне применимо. Обычно арочные фермы состоят из нескольких сегментов, которые соединяются в местах схождения заполняющих раскосов, что нужно учитывать при проектировании.
Этапы монтажа навеса
Для того чтобы правильно провести расчет навеса из профильной трубы, нелишним будет понимание всего процесса в целом. Состоит он из нескольких этапов. На закрепленные стойки крепятся арки. При этом угол между ними должен быть точно девяносто градусов. Образующиеся в результате этого секции крепятся к закладным анкерами. К этим же опорам крепятся фермы. Угол между фермами и арками также прямой (то есть девяносто градусов). Заключительный этап изготовления каркаса – фиксация направляющих. Они крепятся к верхней части арок. На этом каркас готов. После его покраски можно закреплять поликарбонатные листы.
Общая методология расчёта
Фермы применяют там, где использовать цельную несущую балку нецелесообразно. Эти конструкции отличаются меньшей пространственной плотностью, при этом сохраняют устойчивость воспринимать воздействия без деформаций благодаря правильному расположению деталей.
Конструкционно ферма состоит из внешнего пояса и заполняющих элементов. Суть работы такой решётки довольно проста: поскольку каждый горизонтальный (условно) элемент не может выдержать полную нагрузку ввиду недостаточно большого сечения, два элемента располагаются на оси главного воздействия (силы тяжести) таким образом, чтобы расстояние между ними обеспечивало достаточно большое сечение поперечного среза всей конструкции. Ещё проще можно объяснить так: с точки зрения восприятия нагрузок ферму рассматривают так, будто она выполнена из цельного материала, при этом заполнение обеспечивает достаточную прочность, исходя лишь из расчётного приложенного веса.
Ошибки строительства, которые следует учитывать при расчете
Строительство навесов зачастую выполняют с ошибками. Они затрагивают не только выбор типа конструкции, но и проведенный вследствие этого расчет металлического навеса.
Распространенная ошибка – выбор наклонного навеса. Зачастую делают сооружение на двух столбах и наклонненное в наветренную сторону. Это далеко не самый лучший вариант для постоянного пользования (к примеру, для стоянки автомобиля). Опасность поджидает в том случае, если ветер изменит направление. Навес в таком случае можно сравнить с крылом самолета. Между ним и землей образуется подъемная сила, которая с легкостью может снести навес. Даже если будет четыре столба, это не всегда спасет.
Наклонные навесы подходят для ситуаций, когда конструкция пристраивается к зданию. Свободно стоящие наклонные навесы необходимо делать с закруглениями. Причем выпуклую часть ориентируют «навстречу» ветру.
Обзор молочной отрасли в стране
Молоко входит в список продуктовой безопасности. Это продукт первой необходимости, как и хлеб. Но, в России до 2000 года процент производства этого продукта неуклонно падал и только к 2015 году наметился существенный рост производства молока и молочных продуктов.
Сегодня намечается интересная тенденция – растет число небольших молочных ферм, зарегистрированных как малый бизнес. Эти небольшие предприятия обогнали крупные сельхозпредприятия по таким показателям как:
- увеличение поголовья молочного стада;
- увеличение продуктивности молочных коров;
- увеличение товарности продукции.
Бизнес-план по организации фермерского хозяйства по разведению крупного рогатого скота можно посмотреть здесь – https://business-poisk.com/biznes-plan-fermerskogo-hozyaystva.html
Особенно активизировался малый молочный бизнес после введения господдержки государственной программы «Развитие молочного животноводства». Фермеры этого направления сотрудничают напрямую с молочными заводами, треть из них занимается реализацией молока самостоятельно.
Так как уровень первоначальных вложений в бизнес молочного производства довольно высокий, и окупаемость рассчитана на 3-5 лет, то фермеры должны ориентироваться на современные технологии содержания и кормления коров, на роботизированные установки и средства механизации.
Также необходимо продумать в бизнес-плане не только производство сырого молока, но и в перспективе – его переработку и получение различной молочной продукции. Для этого бесспорно потребуются дополнительные инвестиции. При таком малорентабельном бизнесе вкладывать инвестиции довольно рискованно. О том, как правильно составить грамотный бизнес-план читайте тут.
Во всех странах практикуется государственная поддержка развития сельхозпредприятий. В России такая государственная помощь предпринимателям, занятым в производстве сельхозпродукции тоже есть.
Поддержка и кредитование молочного производства
Бизнес по производству молока затратный и требует значительных инвестиций. Государство оказывает поддержку производителям молока по нескольким программам:
- субсидия на литр проданного товарного молока. Подлежит субсидированию молоко только высшего сорта.
- Субсидирование процентов по кредитам через аккредитованные банки.
Возмещение определенной части расходов по бизнес-проектам. Возврат средств осуществляется до 40% инвестиций на модернизацию и переоборудование, на закупку высокопродуктивного скота – до 50%. Возврат средств осуществляется не раньше, чем через 2 года после запуска проекта по производству молока.
Виды навесов
В зависимости от опорных элементов выделяют несколько видов навесов:
- Стоящие отдельно. У них по всему периметру устанавливают вертикальные опоры.
- Балочно-опорные, которые по одной стороне крепятся к зданию. У них одна сторона держится за счет опорных столбов. Вторая же ложится на балку, прикрепленную к стене здания.
- Консольно-опорные. Отличаются от предыдущего вида тем, что здесь к стене крепятся кронштейны или закладные.
- Консольные, которые держатся полностью за счет закладных. Обычно это небольшие козырьки над дверью.
Расчет навеса каждого вида проводится по разным схемам.
Сборка на метизах или сваривание?
В заключение было бы неплохо обозначить практическую разницу между способами сборки фермы свариванием и с помощью разъёмных соединений. Начать следует с того, что сверление в теле элемента отверстий под болты или заклёпки практически не влияет на его гибкость, а потому на практике не учитывается.
Когда речь зашла о способе скрепления элементов фермы, мы установили, что при наличии косынок длина участка стержня, способного изгибаться, существенно сокращается, за счёт чего можно уменьшить его сечение. В этом преимущество сборки фермы на косынках, которые крепятся сбоку к элементам фермы. В таком случае особой разницы в методе сборки нет: длины сварочных швов будет с гарантией достаточно, чтобы выдержать сосредоточенные напряжения в узлах.
Если же сборка фермы производится стыкованием элементов без косынок, здесь нужны особые навыки. Прочность всей фермы определяется наименее прочным её узлом, а потому брак в сваривании хотя бы одного из элементов может привести к разрушению всей конструкции. При недостаточном навыке ведения сварочных работ рекомендуется провести сборку на болтах или заклёпках с использованием хомутов, угловых кронштейнов или накладных пластин. При этом крепление каждого элемента к узлу должно осуществляться не менее чем в двух точках.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Источник статьи: https://rmnt.mirtesen.ru/blog/43428744039/Raschyot-i-izgotovlenie-metallicheskoy-fermyi-dlya-navesa
Сбор данных
Расчет навеса из профильной трубы необходимо начинать со сбора необходимой информации. Она должна включать в себя следующие данные:
- Характеристики материала.
- Назначение сооружения.
- Форма конструкции.
- Данные о ветровых и снеговых нагрузках (они представлены в специальных таблицах для каждого конкретного региона).
Расчет навеса проводится с учетом описанных выше сведений. Он включает формулы и вычисления. Разобраться в них не каждый сможет. Оптимальный вариант — воспользоваться специальными программами и калькуляторами. На сегодняшний день их предостаточно в сети Интернет.
Козырьки над входом консольные
Навесы консольного типа зависят от размеров крыльца. В соответствии с требованиями нормативных документов, площадка перед дверью должна быть больше ширины двери в полтора раза. Средняя ширина двери составляет 0,9 метра. Получается, что минимальный размер верхней площадки равен 1,35 м (0,9 х 1,5 = 1,35). Это значение приравнивается к рекомендуемой глубине навеса.
Что касается ширины козырька, то здесь все просто. Она делается на 0,6 метра больше, чем ширина двери. С каждой стороны козырек должен выступать по 0,3 метра.
Таким нехитрым способом рассчитываются навесы. Расчет конструкции при стандартных значениях приводит к следующему результату: глубина — 0,9-1,35 м, ширина — 1,4-1,8 м.
Оборудование
Резиновые подстилки
Резиновые маты для КРС дешевле, чем полимерный мат для КРС, к тому же качество оставляет желать лучшего. Не являются амортизированными, плохо защищают корову от холода.
Важно! Теплопроводность у резины в 5 раз ниже, чем у полиуретана. Поэтому поверх резиновых ковриков для КРС нужно еще выстилать опилки или солому, чтобы животному было теплее и мягче
При этом резиновый мат для коровников имеет ряд плюсов:
- не деформируется;
- служит в течение 2-3 лет;
- безопасен с точки зрения экологии;
- на нем животное не скользит, а значит, не травмируется.
Для коров резиновый мат продается в разных размерах: 120×180 и 90×160 см. Вес его до 25 кг. Есть отверстия для крепления в коровнике. Под него благодаря специальной ленте не попадает навоз и моча.
Резиновый мат
Животным нравится лежать на подстилке для коров с бактериями. Она является несменяемой, служит полтора года. Уменьшает издержки фермера, так как требуется меньше сотрудников, чтобы ухаживать за скотиной, а также не требуется подсыпать соломы или опилок.
Чесалка и щетка
Благодаря чесалке для коров животное чувствует себя счастливым и даже дает больше молока на 3,5%. Щетка также способствует тому, чтобы животное было чистым.
Щетка-чесалка для коров
Хедлоки
Без хедлоков для коров на современной ферме для коров не обойтись. Детали инструмента выполнены из пластмассы, поэтому шума от захлопывания не происходит.
Дренчер
Использование дренчера для коров позволяет работникам вливать в животное жидкость быстро и эффективно. С этим устройством не придется таскать воду ведрами. Просто следует подвести шланг ко рту скотины.
Электрошокер
Благодаря этому инструменту можно обезвредить на некоторое время взбесившуюся корову. Но стоит помнить, что электрошокер не подойдет для быка. Так близко животное к себе не подпустит.
Обратите внимание! Кроме покупки всего выше описанного, фермеру стоит дезинфицировать коровник дважды в год, правильно кормить живность, избегать сквозняков в коровнике и не разводить сырость
Важно регулярно брать кровь на наличие болезнетворных микробов и делать прививки. Ветеринар должен регулярно обследовать скот
Ветеринар должен регулярно обследовать скот.
Для аппаратной дойки надо предусмотреть стойло для дойки
Весы для КРС служат для проверки набора веса животных, коров взвешивают перед продажей. Весы представляют собой платформу с ограждением для фиксации животного.
Если в небольших частных фермах отсутствует возможность покупать весы, в вес коров определяют путем обмера косой длины туловища и обхвата груди. Для расчета веса применяют формулу Трухановского. Полученный результат повышают на 5%- 10% при высокой упитанности животного, и снижают на эти же проценты при упитанности ниже среднего уровня.
Чертеж, как сделать кормушки из дерева
Металлическая кормушка для сена
Консольно-опорные навесы над дверью
Данные виды козырьков устраиваются над всей площадкой с захватом ступенек. Расчет глубины навеса над площадкой рассчитывается аналогично предыдущему варианту. К нему добавляется часть, находящаяся над ступенями. Она напрямую зависит от их количества. Для каждой ступеньки добавляется порядка 0,25-0,32 м.
Ширина зависит от ширины лестницы, по обе стороны от которой добавляется по 0,3 метра. Если стандартная ширина ступеней перед дверью 0,8-1,2 метра, то получаем ширину навеса 1,1-1,5 метра.
Рассмотрим вариант с лестницей из трех ступеней и площадки стандартных размеров. Глубина будет составлять порядка 1,65-2,31 метра (0,9 + 3 х 0,25 или 1,35 + 3 х 0,32). Ширина при тех же условиях — 1,4-1,8 метра. Рассчитывается она так: 0,8 + 0,3 + 0,3 или 1,2 + 0,3 + 0,3. Два варианта расчетов рассматривают минимальное и максимальное значение стандартных параметров.
Резюме:
1. вложения — 5585000 рублей.
2. период окупаемости – 32 месяца.
3. среднемесячная прибыль — 176666 рублей.
Источники
- https://business-poisk.com/biznes-plan-molochnoj-fermy.html
- https://to-biz.ru/kak-otkryt-molochnuyu-fermu/
- https://vipidei.com/proizvodstvo/vyrashhivanie/otkrytie-molochnoj-fermy/
- https://agrobuilding.com/objects/livestock/barn/stroitelstvo-molochnoj-fermy-investitsii-i-okupaemost
- https://biznesovo.ru/biznes-plany/biznes-plan-molochnoj-fermy
- https://www.beboss.ru/bplans/185-biznes-plan-molochnoy-fermy-na-100-golov
- https://Proekt-sam.ru/proektzdanii/proekt-mini-fermy.html
- https://pokras-stroy.ru/ferma-dlya-krs-na-50-golov
- https://pokras-stroy.ru/stroitelstvo-molochnoy-fermy
- https://mirfermera.ru/688-tipovoy-proekt-korovnika-na-50-golov.html
- https://molferma.com/sozdanie_mol_fermi/stroitel-stvo-sovremennoj-molochnoj-fermy-kak-postroit-korovnik.html
- https://pokras-stroy.ru/kozya-ferms-na-50-koz
- https://BusinessXXL.ru/molochnaya-ferma/
Односкатные навесы, примыкающие к зданию
Расчет односкатного навеса, который одной стороной прилегает к дому, проводится с минусом половины вертикальных опор. Еще один важный момент: стыки листов должны быть над профилем. Это значит, что между профилями должно сохраняться расстояние 1260, 2050 или 2100 миллиметров, соответствующее размеру листа поликарбоната. Средняя ширина навеса составляет три метра. При таком размере достаточно места даже для автомобиля. На поликарбонат на такой ширине будет прогибаться. Ему необходима стропильная система.
Для начала проводится расчет материала. Навес, пристроенный к дому, при таких размерах будет иметь шесть вертикальных стояков. Они все расположены будут по одной стороне. Если сооружение будет отдельно стоящим, то опор необходимо в два раза больше (то есть двенадцать, по шесть с каждой стороны). Для каждой стропильной ноги устанавливается опора.
Порядок выполнения работ
Чтобы сварить ферму для навеса правильно, нужно придерживаться следующего порядка действий:
- Нарезаются основные стойки, на которых будет находиться вся конструкция. Для шестиметрового навеса потребуется шесть стоек. Лучше взять профильную трубу 80 х 80 или 100 х 100 мм.
- Опоры бетонируются в землю на глубину 800 мм. Четыре стойки должны располагаться по углам металлоконструкции, а две посередине длинных балок. Чтобы равномерно распределить нагрузку, стойки не обязательно устанавливать на самый угол, а можно отступить внутрь на 600 мм. Это уменьшит нагрузку на провисание по всей длине.
- Высота стоек берется исходя из потребностей владельцев и вида транспортного средства. Для легкового автомобиля достаточно 210 см. Небольшой микроавтобус заедет под 250 см (это чистый размер без учета забетонированного участка). Опоры монтируются по уровню и дается достаточно времени, чтобы раствор застыл. Важно выставить одинаковую высоту опор над уровнем пола, чтобы избежать перекоса крыши. Но незначительную погрешность можно устранить путем подкладывания в зазор металлического квадрата.
- Если навес монтируется рядом с кирпичной стеной, то роль опор с оной стороны могут играть закладные, которые устанавливаются в несущую конструкцию на уровне, соответствующем забетонированным опорам с противоположной стороны.
- Элементы фермы собираются на земле. Раскладываются нижняя и верхняя балки, между которыми ввариваются вертикальные стойки.
- Когда неравнобедренный треугольник готов, привариваются раскосые перемычки. Эта ферма откладывается в сторону и изготавливается следующая.
- Когда все шесть ферм готовы, между опорами необходимо протянуть длинные продольные балки, соединяющие три стойки в ряд. Они послужат основой для расстановки.
- Поочередно поднимаются и привариваются фермы на расстоянии 150 см друг от друга.
- Сразу происходит их скрепление поперечными перемычками, привариваемыми через каждые 50 см по всей длине верхнего пояса.
- Швы вверху тщательно зачищаются болгаркой, чтобы выступы не мешали прижимать кровельный материал.
- Все изделие красится и в верхнем профиле сверлятся отверстия для фиксации перекрытия.
- Поликарбонат прикручивается на специальные термошайбы.
Изготовление подобной фермы доступно даже начинающему сварщику. Важно следить за хорошим проваром нижнего пояса к опорам, на который будет приходиться ключевая нагрузка. Но благодаря собственным усилиям получится сделать простой и надежный навес.
Односкатный отдельно стоящий навес
Расчет отдельно стоящего сооружения должен учитывать нагрузку, которую несут осадки. Конструкция будет максимально жесткой, если она выполнена в форме треугольника.
Расчет навеса проводится с учетом условно принятых значений. При размере листа поликарбоната 2,1 х 0,6 м, ширину кровли принимают равной шести метрам, а длину – 10,6 метра. Наиболее оптимальный вариант: высота ската 2,4 метра и 11 стропильных секций. В такой ситуации потребуется шесть профилей (стандартной длиной по шесть метров). Можно вместо одиннадцати сделать всего два треугольника. Это позволит сократить количество израсходованных материалов. Данный вариант подходит для регионов со средним количеством осадков.
Как содержать скот, используя привязной метод
Хозяйственный фермер заботится о своем скоте. Если использовать беспривязный метод в ангаре, то постройка должна:
- подключаться к водопроводу и электрической сети;
- содержать спецаппараты, контролирующие самочувствие животных, микроклимат в помещении;
- быть с площадью минимум 1000 м²;
- высота помещения должна быть выше 6 м;
- на 50 коров размер ангара должен быть 15×70 м.
Важно! При этом стоит учесть, какая именно продукция будет преобладать: молочная или мясная. При беспривязном методе получения молока, когда коровы имеют свободный доступ к кормушке, а также могут гулять, доение совершается в спецзале
Основная технология забора молока совершается в:
При беспривязном методе получения молока, когда коровы имеют свободный доступ к кормушке, а также могут гулять, доение совершается в спецзале. Основная технология забора молока совершается в:
- боксе;
- комбибоксе;
- на глубокой подстилке, которая не меняется.
Из плюсов можно выделить:
- высокое КПД;
- улучшенные условия для работы;
- хорошее обращение со скотом.
Из минусов:
- животные становятся просто стадом, без кличек;
- они борются за корм и воду, дерутся;
- количество потребляемого корма возрастает;
- к животным предъявляются дополнительные требования.
Дополнительная информация! В специальном зале для доения применяется подход типа «елочка» либо «тандем». Длина молокопровода уменьшается в 5 раз, что повышает качество молочного продукта, а также обеспечивает требуемый санитарный уход.
Для беспривязного содержания коров требуется соблюдать следующие условия:
- обеспечивать обособленное содержание скота;
- исключать беспорядочное движение подоенных и не подоенных коров;
- обеспечивать проход выдоенных животных на выгул или к кормушке.
Подобный метод гарантирует увеличение удоев и более быстрый набор животным веса. Скотина стоит в своем отсеке, у которого площадь до 2,5 м². Тут она лежит, справляет естественные потребности, имеет доступ к кормушке. Практически все большие фермерские хозяйства пользуются этим способом.
Недостатком можно назвать необходимость увеличения рабочей силы, чтобы кормить животных, убирать за ними, а также ветеринаров, чтобы следить за здоровьем животного, так как у малоподвижной скотины развиваются хронические болезни.
Плюсы:
- животные не сталкиваются и не травмируются;
- каждая скотина получает столько корма, сколько нужно, более сильное животное не объедает слабое;
- потребление корма сокращается на на 10%, что выгодно для фермера;
- ветеринарам легче следить за каждым животным;
- молока корова дает на 20% больше, а теленок набирает вес на 15% быстрее;
- доить коров легче.
Обратите внимание! Если правильно построить стойла в коровнике, то моча и навоз будут стекать за пределы помещения. Есть стандартный способ доения в специальном доильном зале
В этом случае у коров автоматическая привязь, но может быть и полуавтоматической. Так производительность получения молока увеличивается вдвое
Есть стандартный способ доения в специальном доильном зале. В этом случае у коров автоматическая привязь, но может быть и полуавтоматической. Так производительность получения молока увеличивается вдвое.
Обратите внимание! К тому же коровы проходят через мойку, что обеспечивает чистоту продукта
Расчет арочных конструкций
Навесы арочного типа являются наиболее сложными сооружениями. Потребность в материале находится в прямой зависимости от выпуклости крыши. Это значит, что чем круче выпуклость, тем больше материалов придется потратить.
Сэкономить в данном случае можно только на стропильной системе. При рассмотренных ранее размерах навеса (10,6 х 6 метров) достаточно будет двух-трех систем (две по краям, одна посередине). Остальные «ноги» будут представлять собой дуги. Их концы соединять необязательно. Металлический профиль, который используется для изготовления фермы, достаточно прочен. Его будет достаточно для обеспечения необходимой жесткости. Главное, чтобы ферма прочно крепилась к стоякам.
Если с такими размерами делать арочный навес (к примеру, для автомобиля), то понадобятся следующие материалы:
— Шесть профилей, изогнутых в форме дуги, с длиной шесть метров. Концы трех из них соединяются перемычкой. Рекомендуется их также разделить на несколько треугольников для увеличения жесткости конструкции.
— Для каждой дуги необходимо по две опоры (под каждый край). То есть всего их нужно двенадцать (2 х 6).
— По краям, по столбам и вдоль кровли крепятся продольные балки. Всего их потребуется шесть.
Дифференциальный расчёт усилий
Переходим от общего к частному: теперь необходимо установить количественное значение усилий, действующих на каждый элемент фермы. Для этого перечисляем каждый отрезок пояса и заполняющие вставки списком, затем каждый из них рассматриваем как сбалансированную плоскую систему.
Для удобства вычислений каждый соединительный узел фермы можно представить в виде векторной диаграммы, где векторы воздействий пролегают по продольным осям элементов. Всё, что нужно для вычислений — знать длину сходящихся в узле отрезков и углы между ними.
Начинать нужно с того узла, для которого в ходе вычисления реакции опоры было установлено максимально возможное число известных величин. Начнём с крайнего вертикального элемента: уравнение равновесия для него гласит, что сумма векторов сходящихся нагрузок равна нулю, соответственно, противодействие силе тяжести, действующей по вертикальной оси, эквивалентно реакции опоры, равной по величине, но противоположной по знаку. Отметим, что полученное значение — лишь часть общей реакции опоры, действующая для данного узла, остальная нагрузка придётся на горизонтальные части пояса.
Узел
b
Далее перейдём к крайнему нижнему угловому узлу, в котором сходятся вертикальный и горизонтальный сегменты пояса, а также наклонный раскос. Сила, действующая на вертикальный отрезок, вычислена в предыдущем пункте — это давящий вес и реакция опоры. Сила, действующая на наклонный элемент, вычисляется по проекции оси этого элемента на вертикальную ось: из реакции опоры вычитаем действие силы тяжести, затем «чистый» результат делим на sin угла, под которым раскос наклонён к горизонтали. Нагрузка на горизонтальный элемент находится также путём проекции, но уже на горизонтальную ось. Только что полученную нагрузку на наклонный элемент мы умножаем на cos угла наклона раскоса и получаем значение воздействия на крайний горизонтальный сегмент пояса.
Узел
a
- -100 + 400 – sin(33,69) · S3 = 0 — уравнение равновесия на ось у
- S3 = 300 / sin(33,69) = 540,83 кг — стержень 3 сжат
- -S3 · cos(33,69) + S4 = 0 — уравнение равновесия на ось х
- S4 = 540,83 · cos(33,69) = 450 кг — стержень 4 растянут
Расчет основных элементов конструкции
Расчет сечения трубы для навеса зависит от высоты самой конструкции и количества столбиков. Если размер сооружения не превышает пяти метров, труба выбирается с сечением 6-8 сантиметров. При больших размерах количество стояков должно быть увеличено. Чтобы этого не делать, можно выбрать профиль с большим сечением. К примеру, 10 сантиметров.
Размер обрешетки будет зависеть от толщины поликарбоната и размера навеса. Если лист пластика имеет толщину один сантиметр, а навес имеет размеры 6 х 8 метров, то обрешетка будет собираться с шагом в один метр. Данные значения находятся в соответствии с нагрузками. Для этого существуют специальные таблицы, которые учитывают величину нагрузки и толщину поликарбоната. Пример данной таблицы можно посмотреть на фотографии ниже. Она разработана для поликарбоната с толщиной шесть, восемь, десять и шестнадцать миллиметров.
Расчет арочного навеса предполагает вычисление ферм и их количества. Именно размеры ферм определяют ширину всего навеса. Для их определения необходимо знать следующую информацию:
- Размеры фермы.
- Размер материала (поликарбоната).
- Сопротивление металла.
- Способ крепления элементов (сваркой, болтовой и так далее).
- Значение нагрузок (в соответствии с нормативными документами).
- Стальные конструкции по СНиП.
Размер навеса выбирают в соответствии с размером материалов. Если лист поликарбоната имеет шесть метров в длину, то его либо используют целиком, либо режут на две части. Конечно, порезать можно и на большее количество частей. Но это приведет к образованию отходов. Таким образом, крыша будет либо шестиметровой, либо трехметровой. Длина может выбираться любая, в зависимости от личных предпочтений.
Определение сочетанных воздействий и реакции опоры
Из раздела статики школьного курса механики мы возьмём два ключевых уравнения: равновесия сил и моментов. Их мы будем применять, чтобы вычислить реакцию опор, на которые положена балка. Для простоты вычислений опоры будем считать шарнирными, то есть не имеющими жёстких связей (заделки) в точке касания с балкой.
Пример металлической фермы: 1 — ферма; 2 — балки обрешётки; 3 — кровельное покрытие
На эскизе нужно предварительно отметить шаг обрешётки системы кровли, ведь именно в этих местах должны находиться точки сосредоточения приложенной нагрузки. Обычно именно в точках приложения нагрузки и размещаются узлы схождения раскосов, так проще выполнить расчёт нагрузки. Зная общий вес кровли и число ферм в навесе, нетрудно вычислить нагрузку на одну ферму, а фактор равномерности покрытия определит, равны ли будут приложенные силы в точках сосредоточения, или же они будут отличаться. Последнее, к слову, возможно, если в определённой части навеса один материал покрытия сменяется другим, имеется проходной трап или, например, зона с неравномерно распределённой снеговой нагрузкой. Также воздействие на разные точки фермы будет неравномерным, если её верхняя балка имеет скругление, в этом случае точки приложения силы нужно соединить отрезками и рассматривать дугу как ломанную линию.
Когда все действующие усилия проставлены на эскизе фермы, приступаем к вычислению реакции опоры. Относительно каждой из них ферму можно представить не иначе как рычаг с соответствующей суммой воздействий на него. Чтобы вычислить момент силы в точке опоры, нужно умножить нагрузку на каждую точку в килограммах на длину плеча приложения этой нагрузки в метрах. Первое уравнение гласит, что сумма воздействий в каждой точке и равняется реакции опоры:
- 200 · 1,5 + 200 · 3 + 200 · 4,5 + 100 · 6 = R2 · 6 — уравнение равновесия моментов относительно узла а, где 6 м — длина плеча)
- R2 = (200 · 1,5 + 200 · 3 + 200 · 4,5 + 100 · 6) / 6 = 400 кг
Второе уравнение определяет равновесность: сумма реакций двух опор будет в точности равна приложенному весу, то есть зная реакцию одной опоры, можно легко найти значение для другой:
- R1 + R2 = 100 + 200 + 200 + 200 + 100
- R1 = 800 – 400 = 400 кг
Но не ошибитесь: здесь также действует правило рычага, поэтому если ферма имеет существенный вынос за одну из опор, то и нагрузка в этом месте будет выше пропорционально разнице расстояний от центра масс до опор.
