Расчёт навеса: каркас, сечения и снег — что посчитать самому

Что входит в расчёт навеса

Под расчётом навеса понимают несколько разных задач. Первая — собрать нагрузки: сколько весят сама конструкция и кровля, сколько снега ляжет на крышу и с какой силой будет давить и отрывать ветер. Вторая — подобрать сечения элементов так, чтобы они выдержали эти нагрузки и не прогибались сверх допустимого.

Третья задача — проверить узлы: крепёж стропил к прогонам, прогонов к стойкам, стоек к фундаменту. Четвёртая — фундамент, который должен выдержать и вес, и выдёргивание ветром, и морозное пучение грунта.

Для маленького навеса над дровами всё это обычно заменяют опытом и запасом прочности. Для карпорта на две машины, навеса без промежуточных стоек или пристроенного к дому навеса расчёт навеса делают по сводам правил, иначе первая снежная зима становится испытанием.

Из чего состоит каркас навеса

Каркас навеса — это все несущие элементы, которые работают вместе:

• фундамент: столбы, сваи или ленточное основание под стойки;
• стойки — вертикальные опоры из бруса, бревна или металла;
• прогоны (верхняя обвязка) — балки поверх стоек, на которые опираются стропила;
• стропила или фермы — наклонные элементы крыши;
• укосины и связи — короткие раскосы, которые не дают каркасу складываться от ветра;
• обрешётка — основание под кровлю.

Слабое звено может оказаться в любом из них, поэтому расчёт проверяет всю цепочку: от кровли до грунта.

Нагрузки: снег, ветер и собственный вес

Снег III района

Екатеринбург и большая часть Свердловской области относятся к III снеговому району по СП 20.13330 «Нагрузки и воздействия». Для этого района нормы задают вес снегового покрова на горизонтальную поверхность земли — 1,5 килопаскаля, то есть около 150 килограммов на квадратный метр. Своды правил опубликованы на сайте Минстроя России.

Это ещё не нагрузка на ваш навес. Проектировщик умножает её на коэффициенты: формы крыши (на крутом скате снега меньше, у перепада высот — больше), условий сноса снега ветром и надёжности по нагрузке. Именно поэтому один и тот же снег по-разному нагружает односкатный навес в чистом поле и навес у стены дома.

Снеговой мешок у стены

Если навес примыкает к дому ниже карниза, снег с основной крыши сходит на него и копится у стены. В нормах это отдельный случай с повышенным коэффициентом, и он часто становится решающим. Как устроить такую крышу и куда направить снег, разобрано в статье крыша с навесом.

Ветер

Навес открыт с нескольких сторон, и ветер не только давит на него, но и пытается поднять крышу снизу. Поэтому для навеса ветер важен не меньше снега: он определяет, как крепить стропила к прогонам и стойки к фундаменту. Ветровой район берут по карте того же СП 20.13330.

Собственный вес

Сюда входят кровля, обрешётка, стропила, прогоны и всё, что подвешено под навесом. Профнастил и поликарбонат лёгкие, мягкая черепица с основанием из OSB тяжелее. Если под крышей будут висеть светильники, качели или полки, их тоже учитывают.

Что считает проектировщик

Проектировщик проверяет деревянные элементы по СП 64.13330 «Деревянные конструкции». Для каждого элемента считают две вещи: прочность (не сломается ли) и прогиб (не прогнётся ли настолько, что кровля потечёт, а навес будет выглядеть провисшим).

• Стропила и прогоны — на изгиб и прогиб с учётом пролёта и шага.
• Стойки — на сжатие и устойчивость: длинная тонкая стойка теряет устойчивость раньше, чем ломается.
• Укосины и связи — на усилия от ветра.
• Узлы — количество и размер крепежа, чтобы нагрузка передавалась, а не вырывала саморезы.
• Фундамент — на вес, выдёргивание и пучение.

В расчёте учитывают и сорт древесины, и её влажность, и то, что навес стоит на улице. Сырой брус и брус с крупными сучками держат меньше, чем сухой строганый.

Прогиб: почему навес провисает, но не ломается

Часто навес не ломается, а просто провисает: стропила выгибаются, на кровле появляется волна, в нахлёстах застаивается вода. Это и есть проверка по прогибу, которую нормы ставят наравне с прочностью. Прогиб растёт очень быстро с длиной пролёта, поэтому при удлинении стропил на треть их сечение приходится увеличивать заметно сильнее.

Дерево под постоянной нагрузкой ещё и ползёт: прогиб со временем увеличивается. Навес, который в первую зиму прогнулся немного, к третьей зиме может провиснуть уже заметно.

Фундамент под стойки

Для фундамента навеса считают нагрузку от стоек и подбирают размер опоры под несущую способность грунта. На глинистых грунтах вокруг Екатеринбурга главная угроза — морозное пучение: мелкие опоры зимой выталкивает вверх неравномерно, и каркас перекашивает. Поэтому опоры заглубляют ниже промерзания или делают с расширением у основания.

Как рассчитать ферму для навеса

Ферма — решётчатая конструкция, где каждый стержень работает на растяжение или сжатие. Чтобы её рассчитать, нужно найти усилия во всех стержнях при разных вариантах снега и ветра, подобрать сечения и посчитать крепёж в узлах. Это работа для проектировщика или специальной программы.

Самостоятельно ферму обычно не считают, а берут готовое решение из проекта. Ошибка в одном узле фермы опаснее, чем запас в сечении: ферма разрушается по самому слабому соединению.

Что можно прикинуть самому

Без специальных знаний можно сделать несколько полезных прикидок. Они не заменяют расчёт, но помогают понять масштаб и не купить заведомо слабый материал.

Сколько снега ляжет на крышу

Умножьте площадь навеса в плане на 150 килограммов на квадратный метр — получите вес снегового покрова, как если бы снег лежал на земле. Для навеса 6×6 метров это 36 × 150 = 5400 килограммов. С коэффициентами проектировщика цифра может стать больше или меньше, но порядок понятен: зимой на крыше лежат тонны.

Сколько приходится на одно стропило

Каждое стропило собирает снег с полосы шириной, равной шагу. При шаге 0,6 метра и длине пролёта 3 метра стропило несёт снег с площади 1,8 квадратного метра, то есть около 270 килограммов нормативного снега. Если увеличить шаг до 1 метра, на то же стропило придётся уже около 450 килограммов. Так легко увидеть, почему редкие стропила на большом пролёте прогибаются.

Угол навеса

Угол навеса прикидывают через перепад высот: уклон в процентах равен перепаду, делённому на длину ската и умноженному на 100. Перепад 0,5 метра на 4 метрах даёт 12,5 %, это около 7 градусов. Минимальный уклон для покрытия указывает производитель кровли.

Шаг стоек и длина прогона

Шаг стоек определяет пролёт прогона. Если поставить стойки через 3 метра вместо 2, прогон должен перекрыть в полтора раза больший пролёт и при этом собрать снег с большей площади. Для самостоятельной прикидки полезно нарисовать два варианта — с частыми и с редкими стойками — и обсудить их со строителями: иногда лишняя пара стоек обходится дешевле, чем более мощный брус по всей длине.

Сколько нужно материала

Количество стоек, стропил, обрешётки и листов кровли считают по размерам и шагу. Как это сделать по шагам, рассказано в статье материал для навеса. Габариты, с которых стоит начать, собраны в статье размеры навеса.

Калькулятор расчёта навеса онлайн: что он умеет

Онлайн-калькуляторы расчёта навеса бывают двух видов. Одни считают только материал: длины, количество, площадь кровли. Другие обещают подобрать сечения, но работают по упрощённой схеме.

Даже хороший калькулятор не знает вашего участка. Он не видит, что навес стоит у стены под карнизом, что грунт пучинистый, что ветер дует вдоль долины, а под крышей будут качели. Поэтому результат онлайн-калькулятора полезно использовать как первую прикидку и проверку себя, а не как готовый проект.

Признак честного калькулятора — он спрашивает снеговой район, форму крыши, пролёт, шаг и сорт древесины. Если он выдаёт сечение по одной площади навеса, полагаться на него нельзя.

Почему навесы ломаются: типичные просчёты

Когда навес не выдерживает зиму, причина почти всегда одна из нескольких:

• сечения взяты по навесу соседа, а пролёт или шаг у вас больше;
• не учтён снеговой мешок у стены дома или у высокой соседней постройки;
• стропила лежат плашмя или стыкуются по длине в середине пролёта;
• нет укосин, и каркас раскачивается ветром, расшатывая узлы;
• стойки стоят на мелких опорах, которые выдавило пучением;
• крыша прикреплена к прогонам только гвоздями сверху, без уголков.

Большую часть этих просчётов видно ещё на чертеже. Если вы строите навес сами, покажите эскиз с размерами и сечениями тому, кто разбирается в конструкциях, до того как купить брус.

Отдельная история — снег, который не чистят. Если зима выдалась снежной, а навес рассчитан впритык, лучше снять часть снега скребком с длинной ручкой с земли или со стремянки, не повреждая кровлю. Вставать на крышу навеса при этом не стоит: свой вес добавляется к снегу на одном пролёте. На двускатной крыше снег снимают равномерно с обоих скатов, иначе крыша получает перекос нагрузки, на который её тоже не считали.

Навес на сваях и пристроенный навес

Навес на сваях

Навес на винтовых сваях удобен на склоне и на мокром участке. В расчёте свай для навеса важна не только несущая способность, но и сопротивление выдёргиванию: ветер под крышей тянет стойки вверх. Сваи закручивают ниже глубины промерзания, а ствол заполняют бетоном, чтобы он не ржавел изнутри.

Стойку к свае крепят через оголовок болтами, без контакта дерева с металлом напрямую: между ними кладут гидроизоляцию. Шаг свай совпадает с шагом стоек, поэтому их считают вместе.

Как пристроить навес к дому

Пристроенный навес передаёт часть нагрузки на стену дома через пристенный брус. Проектировщик проверяет, выдержит ли стена эту нагрузку и чем крепить брус: анкерами в камень или к несущим элементам деревянной стены. Для дома из бруса, который ещё садится, в узлах закладывают скользящие опоры.

Как называется навес

Навес — это постройка с крышей на опорах без стен или с частичными стенами. У разных видов свои названия:

• карпорт — навес для автомобиля;
• козырёк — небольшой навес над входом или крыльцом на консолях;
• пристенный навес — навес, одной стороной опирающийся на стену дома;
• дровник — навес или постройка для хранения дров;
• пергола — решётчатая конструкция без сплошной крыши, обычно под вьющиеся растения.

Об истории и типах навесов можно прочитать в статье Навес в Википедии. Сравнение видов с практической стороны — в статье виды навесов.

Как мы считаем навес

Для своих объектов мы подбираем сечения и узлы под конкретный участок: смотрим грунт, перепад высот, дом рядом и то, что будет под навесом. Варианты собраны в разделе деревянных навесов.

1. Вы оставляете заявку с размерами и фото места.
2. Перезваниваем и уточняем задачу.
3. Приезжаем на замер.
4. Готовим проект с расчётом и смету и согласуем их с вами.
5. Заключаем договор: условия и гарантии фиксируем до начала работ.
6. Строим и сдаём навес.

Оставьте заявку, если нужен навес для машины, к дому или для зоны отдыха в Екатеринбурге и пригородах.