Как сделать проект навеса для автомобиля своими руками: чертежи и схемы разных построек, а также фото и формулы для расчета ферм для навеса и нагрузок на конструкцию

Перед тем, как начать строить навес своими руками, необходимо спроектировать и рассчитать все элементы и места крепления, чтобы сделать строение надежным при минимальных затратах денежных и трудовых ресурсов. Чертеж и проект навеса из металлоконструкций поможет решить ряд вопросов, включая определение типов и количества материалов, дизайн здания и участка.

Содержание:

• Что должен содержать проект навеса
• Общие требования к навесу для автомобиля
• Разновидности форм навесов и их эксплуатационные особенности и чертежи
• Пример расчета навеса для автомобиля
  • Расчет арочной фермы
  • Расчет колонн
  • Снеговые и ветровые нагрузки на кровельное покрытие
• Подводя итоги

В статье будет предоставлен список требований к сооружению, примеры расчетов наиболее распространенных конструкций и общие рекомендации по проектированию навеса для автомобиля своими руками, чертежи и схемы.

Что должен содержать проект навеса

• Расчет прочности несущих конструкций – опор и ферм;
• Расчет парусности крыши (сопротивление ветровой нагрузке);
• Расчет снеговой нагрузки на кровлю;
• Эскизы и общие чертежи навеса;
• Чертежи основных конструкционных элементов с указаниями габаритных размеров;
• Проектно-сметная документация, включающая расчет количества строительных материалов каждого вида и их стоимости. В зависимости от опытности разработчика могут учитываться нормы на расход (обрезки при монтаже) или просто добавляется 10-15% к метражу металлопроката.

Навес к дому – проекты, фото конструкций выполняющих различные функции

Общие требования к навесу для автомобиля

Сооружения, которые возводятся для защиты автомобиля, должны следующим отвечать эксплуатационным и техническим требованиям:

• Размеры навеса по чертежу должны быть достаточными для свободного размещения авто;
• Форма навеса, обеспечивающая защиту от попадания влаги, по возможности в расчетах учитывается преобладающий ветер;
• Конструкция предохраняет от воздействия прямых солнечных лучей на протяжении всего светового дня;
• Беспрепятственный, достаточной ширины подъезд к навесу, по возможности без поворотов на всем пути следования;
• К машине должен быть обеспечен свободный доступ со всех сторон;
• Достаточная простота чертежа, несущих конструкций и каркаса для навеса из профильной трубы или другого материала;
• Гармоничное сочетание с домом и сооружениями на приусадебном участке;
• Минимизация затрат на приобретение стройматериалов и проведение монтажных работ.

Наиболее простой для устройства односкатный навес из металлопрофиля своими руками, чертеж с основными размерами

Разновидности форм навесов и их эксплуатационные особенности и чертежи

Основной пространственной конструкцией навеса, в соответствии с чертежом, является стропильная ферма. Расчет ее формы, толщины и сечения металла, а так же чертеж размещения откосов вызывает наибольшие сложности.

Главными конструкционными элементами фермы для навеса являются верхний и нижний пояс, которые образуют пространственный контур. Материалами для сборки могут служить прокатные или сварные двутавры, уголки, швеллера или профтрубы квадратного и круглого сечения. Сборка фермы для навеса своими руками может производиться по следующим формам:

1. Параллельные пояса. Уклон готового навеса в соответствии с чертежом не превышает 1,5%, подходят для плоских кровель с рулонным покрытием. Соотношение высоты и длинны от 1/6 до 1/8. Каркас такого типа имеет несколько преимуществ:

• Все стержни поясов для пространственной решетки имеют одинаковую длину;
• Минимальное количество соединительных узлов;
• Простой расчет сопряжения конструкций.

Создание беседки – навеса из поликарбоната своими руками, чертеж, фото готового сооружения

2. Трапециевидные (односкатные). Угол уклона по чертежу составляет от 6-15⁰. соотношение высоты и длины в центре изделия 1/6. Обладает повышенной жесткостью рамы
3. Полигональные – используются исключительно для удлиненных пролетов на 10 м и более, их применение для небольших навесов нерационально в связи с неоправданным усложнением чертежа и самого изделия. Исключения могут составлять навесы с изогнутыми (дуговыми) фермами заводского изготовления.

Устройство консольного, полигонального навеса из металлопрофиля своими руками, чертеж

4. Треугольные. Применяются при увеличенных снеговых нагрузках, уклон двускатного навеса составляет 22-30⁰. Основным конструктивным недостатком является сложность чертежа и выполнения острого узла в основании изделия, а так же слишком длинные стержни в центре. Соотношение высоты с шириной в небольших фермах для навеса из поликарбоната, по чертежу не превышает 1/4, 1/5.

Монтаж треугольного навеса из профнастила своими руками, чертеж конструкции с указанием основных размеров

5. Арочные балки. Наиболее эргономичный вид фермы. Ее особенностью является возможность минимизировать изгибающие моменты в поперечных сечениях конструкции. При этом материал арки подвергается воздействиям на сжатие. То есть чертеж и расчеты фермы для навеса, расчет конструкции навеса допускается производить по упрощенной схеме, при которой нагрузка от кровельного покрытия, крепежной обрешетки и снега будет приниматься, как равномерно распределенная по всей площади.

Пример расчета навеса для автомобиля

При проектировании навеса и создании его чертежа необходимо рассчитать:

1. Горизонтальные и вертикальные опорные реакции фермы, определить действующие напряжения в поперечных направлениях и на основании полученных данных осуществить подбор величины сечения несущего профиля;
2. Снеговые и ветровые нагрузки на кровельное покрытие;
3. Величину сечения внецентренно сжатой колонны.

Расчет арочной фермы

Чертеж расчета фермы из профильной трубы для навеса оптимальной – арочной формы

Для примера принимаем расстояние между опорами 6м, а высота арки 1,3 м. На перекрытие навеса действуют поперечные и продольные силы, которые формируют касательные и нормальные напряжения. Расчет сечения профильной трубы использующейся в конструкции производим по формуле:

σ_пр = (σ² +4τ²)^0.5 ≥ R/2, где

R – прочность стали марки С235 — 2350 кгс/см²;

σ – нормальное напряжение, рассчитывающееся по формуле:

σ = N/F, где

F – искомая площадь поперечного сечения трубы.

N – сосредоточенная нагрузка на замок арки (принимаем 914,82 кгс из таблицы нагрузок строительных конструкций «Справочником проектировщика» под ред. А.А. Уманского).

τ – касательное напряжение, которое рассчитывается по формуле:

τ = QS^отс/b×I, где

I – момент инерции;

b – ширина сечения (принимается равной по всей рассчитываемой высоте);

QS^отс – статический момент, который определяется по формуле:

S^отс = ∑у_iF_i.

Используя метод аппроксимации (последовательного подбора показателей из имеющегося массива данных), выбираем сечения из сортамента стройматериалов имеющихся у реализаторов металлопроката. Используем наиболее ходовой профиль – металлическую трубу квадратного сечения 30х30х3,5 мм. Следовательно, поперечное сечение равняется F = 3.5 см². А момент инерции I = 3.98 см⁴. ∑у_i – показатель рассчитываемой отсекаемой части (чем больше данных показателей в различных точках конструкции рассчитывается, тем точные получаемые показатели прочности всего изделия) для упрощения принимаем коэффициент 0,5 (вычисления производятся для средины арки – места наибольшего сопряжения нагрузок).

Подставляем данные в формулу:

S^отс= 0,5х3,5=1,75см³;

Первичная формула после подстановки будет иметь следующий вид:

σ_пр = ((914.82/3.5)² + 4(919.1·1.854/((0.35 + 0.35)3.98)²)0.5 = 1250.96 кг/см²

Следовательно, выбранного сечения трубы квадратного профиля 30х30х3,5 мм из стали марки С235, вполне достаточно для устройства 6 м арочной фермы покрытой поликарбонатом, профнастилом, металочерепицей или металооприфилем.

Расчет колонн

Расчет производится согласно СНиП II-23-81 (1990). Согласно методики расчета металлических колонн, при устройстве навеса для машины своими руками, чертежи должны учитывать, что приложить сосредоточенную нагрузку точно к центру поперечного сечения фактически невозможно. Поэтому формула определения площади опоры будет иметь следующий вид:

F = N/ φR_y, где

F – искомая площадь сечения;

φ – коэффициент продольного изгиба;

N – сосредоточенная нагрузка прилагаемая к центру тяжести опоры;

R_у – расчетное сопротивление материала, определяется по справочникам.

φ — зависит от материала (марки стали) и гибкости конструкции – λ, определяющееся по формуле:

λ = l_ef/i, где

l_ef – расчетная длина колоны, зависящая от способа закрепления концов, определяется по формуле:

l_ef = μl, где

l – реальная длина колонны (3м);

μ – коэффициент из СНиП II-23-81 (1990), учитывающий способ закрепления.

Коэффициент закрепления колонны согласно, чертежа навеса из профильной трубы

Подставляем данные в формулу:

F = 3000/(0,599·2050) = 2,44 см², округляем до 2,5 см².

В таблице сортамента профильных изделий ищем значение радиуса инерции больше полученного. Необходимым показателям соответствует стальная труба с поперечным сечением 70×70 мм и толщиной стенки 2 мм, которая имеет радиус инерции 2,76.

Снеговые и ветровые нагрузки на кровельное покрытие

Усредненные данные ветровой и снеговой нагрузки по регионам берутся из СНиПа «Нагрузки и воздействия». Возьмем для примера максимальное значение для Москвы и Московской области, оно составляет 23кг/м². Однако это ветровая нагрузка на сооружение, которое имеет стены. В нашем случае несущими конструкциями выступают колонны, следовательно, коэффициент положительного ветрового давления на внутреннюю поверхность крыши будет составлять 0,34. При этом, показатель, учитывающий изменения ветровой нагрузки по высоте здания для навесов 3 м составляет 0,75. Подставляя данные в формулу, получим:

W_m = 23·0.75·0.34 = 5.9 кг/м².

Максимальная снеговая нагрузка для того же региона составляет Sg = 180 кг/м², но для арки необходимо рассчитывать распределенную нагрузку по формуле:

S = S_g·μ, где

μ – значение коэффициента перехода, которое принимается отдельно для центра арки и крайних опор.

Расчет снеговой нагрузки при создании навеса из поликарбоната своими руками, чертежи направления воздействия давления в двух позициях

Значение коэффициента µ для центра арки, согласно чертежу, равно µ₁ = cos1.8·0 = 1, а для крайних опор µ₂ = 2.4sin1.4·50 = 2,255. Подставляя рассчитанные данные в формулу получаем совокупную нагрузку на кровельное покрытие:

q = 180·2.255·cos²50^о + 5.9 = 189.64 кг/м² = 1,8964 кг/см².

Согласно полученных данных толщина кровельного материала вычисляется по формуле:

I_тр = ql⁴/(185Ef), где

l – длина пролета;

Е – модуль упругости при изгибе (для поликарбоната он составляет 22500 кгс/см²);

f – коэффициент прогиба при максимальной нагрузке (согласно данным производителей поликарбоната составляет 2 см);

Подставив данные в формулу, получим допустимое значение инерции:

I_тр = ql⁴/(185Ef) = 1.8964·63⁴/(185·22500·2) = 3,59 см⁴

При этом, из данных производителей поликарбоната показатель момента инерции для сотового поликарбоната шириной 1м и толщиной 0,8 мм составляет 1,36 см⁴, а для толщины 16 мм 9,6 см⁴. Методом корреляции определяем необходимое значение 3,41см⁴ для сотового поликарбоната толщиной 12 мм.

Методика расчета справедлива для любого листового кровельного материала: профлиста, металлочерепицы, шифера и т.п. Но при этом следует учитывать крайне ограниченный сортамент указанных изделий.

Подводя итоги

Производить указанные расчеты и создавать чертеж вручную имеет смысл, если возводимый навес должен соответствовать уникальным условиям эксплуатации и оригинальной планировке. Для проверки элементов типовых металлоконструкций на соответствие и создания чертежей конструкций существует множество программ: Astra WMs(p), SCAD Offise 11, ArkaW, GeomW и многие другие или онлайн калькуляторы. Правила работы с таким ПО достаточно подробно описывают различные видео инструкции, к примеру, расчет и чертежи арки в SCAD: