Расчет пиломатериалов для деревянного навеса (3х4 м)
Деревянный навес традиционно считается одной из самых простых конструкций в категории «малых архитектурных форм». На первый взгляд может показаться, что для строения 3х4 м достаточно «прикинуть на глаз» количество пиломатериалов и приступить к работе. Но именно в этой простоте кроется ловушка.
Навес должен выдерживать и собственный вес, и снеговую нагрузку, которая в ряде регионов может достигать 200-300 кг на квадратный метр. Ошибка в сечении стропил и прогонов может привести к обрушению кровли. Пиломатериалы – не самый дешевый ресурс. Неправильный расчет ведет или к избытку неиспользованного материала, или к повторным затратам на доставку одной-двух нехватающих досок. Подробнее о том, какие пиломатериалы нужны для навеса из дерева.
Большинство пиломатериалов на рынках отпускается длиной 6 м. Основная цель расчета – спроектировать узлы так, чтобы «деловые остатки» были минимальными, а детали конструкции вписывались в кратность стандартной доски.
Содержание
- Проектирование навеса
- Расчет опорных стоек
- Расчет несущих прогонов
- Расчет стропильной системы и свесов
- Расчет обрешетки
- Заключение
Проектирование навеса 3х4 м
Проектирование – это этап, на котором согласуются эстетика, функциональность и строительные нормы. Для навеса размером 3х4 м необходимо определить параметры каркаса, которые повлияют на количество и тип закупаемого материала.
Высота. При определении высоты нужно соблюсти баланс. То есть навес не должен быть слишком низким (чтобы под ним было комфортно находиться) и слишком высоким (чтобы косой дождь не заливал площадку). Поэтому рекомендуется высота 2,5-3 м. Этого достаточно для свободного прохода человека любого роста и даже для парковки высокого внедорожника с багажником на крыше.
Уклон. Чтобы обеспечить уклон, задние стойки делаются ниже – 2,1-2,6 м. Это создает перепад 8-10⁰, при котором человек среднего роста у задней стенки не будет чувствовать давления низкого потолка. И этого угла достаточно для большинства современных покрытий: профнастил, поликарбонат. А также это соответствует строительным нормам для односкатных крыш.
Расположение и количество стоек. Размер 3х4 м предполагает, что длинная сторона (4 м) будет несущей, а короткая (3 м) перекрываться стропилами. Поэтому в конструкции надо разместить 6 опорных столбов. По 3 столба вдоль каждой 4-метровой стороны, где шаг между центрами стоек составит ровно 2 м. Это «золотой стандарт», позволяющий использовать обычный брус без риска его искривления под весом крыши. Подробнее о видах и характеристиках бруса.
Пример деревянного навеса, указанных размеров
Тип монтажа стоек. На этапе проектирования нужно также решить, будут ли стойки бетонироваться в грунт или устанавливаться на металлические подпятники. В расчете будем исходить из того, что высота стойки – это ее «чистый» размер над уровнем земли.
Габариты кровли. И один важный момент – для защиты деревянных элементов от гниения кровля проектируется шире, чем периметр по стойкам. То есть закладываются свесы по 300 мм (0,3 м) с каждой стороны. Значит, итоговый размер кровли составит 3,6 х 4,6 м.
Подробнее о том, как защитить древесину от гниения.
Кровля с учетом свесов
Расчет опорных стоек
Основа конструкции. Для сооружения навеса 3х4 м оптимальной считается шестистоечная схема – это по три опоры с каждой четырехметровой стороны. Так уменьшаются пролеты между столбами до 2 м, соответственно предотвращается прогиб горизонтальных балок (прогонов).
Выбор материала и сечения. Чтобы обеспечить конструктивную надежность постройки, применяется брус хвойных пород (сосна, ель) естественной или камерной сушки. Подробнее о том, как правильно сушить древесину.
- Сечение 100х100 мм считается достаточным для легких кровельных покрытий (профнастил и прочее) и умеренных снеговых нагрузок – до 180 кг/м².
- Сечение 150х150 мм рекомендуется при использовании тяжелой кровли (цементно-песчаная черепица) или в регионах с суровыми зимами. Также такой брус выглядит более эстетично и солидно.
В данном техническом расчете за основу взят брус 100х100 мм.
Подсчет количества. Суммарная высота пары опор – это сумма высоты передней (3 м) и задней (2,6 м) стоек, которая равна 5,6 м. Один шестиметровый брус позволяет получить две полноценные стойки: одну переднюю и одну заднюю. Соответственно, для монтажа 6 опор требуется закупка 3 единиц бруса по 6 м. После распила образуются три отрезка по 0,4 м, которые считаются «деловым отходом».
Расчет несущих прогонов
Роль и расположение. В конструкции навеса размером 3х4 м прогоны располагаются вдоль длинной 4-метровой стороны. Такая схема дает возможность перекрывать трехметровый пролет стропильными ногами, а это наиболее рациональный вариант с точки зрения сопротивления материалов.
Материал и размер. Для прогонов длиной 4 м плюс свесы, то есть 4,6 м, используется также брус хвойных пород 100х100 мм или сдвоенная доска 50х150 мм. По прочностным характеристикам сшитые доски не уступают цельному брусу. Применение сечения менее 150 мм по высоте не рекомендуется, так как на двухметровом пролете между стойками под весом снега возможен прогиб.
Несущие прогоны и укосины
Необходимое количество. Для фиксации стропильной системы требуются две линии прогонов – по одной на каждый ряд стоек (передний и задний). То есть потребуется два бруса или четыре доски длиной по 4,6 м. Для этого можно использовать пиломатериалы стандартной длины 6 м. При распиле остаются два отрезка длиной по 1,4 м, которые можно использовать для укосин. Их обычно устанавливают под углом 45⁰ между стойками и прогонами для усиления конструкции.
Расчет стропильной системы и свесов
Назначение и нагрузки. В односкатной конструкции стропила укладываются поперек несущих прогонов (по 3-метровой стороне). Основная нагрузка здесь направлена на изгиб, поэтому важно правильно подобрать сечения и шага установки досок. Что касается сечения, то лучше использовать доски 50х150 мм.
Шаг стропил (расстояние между осями досок) зависит от кровельного материала и предполагаемой снеговой нагрузки региона. Для навеса 3х4 м стандартным считается шаг 700-800 мм. Это дает возможность использовать доску 50х150 мм без риска прогиба.
Шаг стропил в односкатной конструкции
Длина стропил складывается из двух составляющих – это расстояние между прогонами и длина двух свесов. При этом первое значение не равно 3 м, потому что стропильная система располагается под наклоном. Отсюда фактическое расстояние между прогонами рассчитывается по теореме Пифагора и в нашем случае равно 3,03 м. А значит, фактическая длина стропилы будет равна: 3,03 + 2 х 0,3 = 3,63 м – округляется до 3,7 м.
Общее количество. Теперь рассчитаем необходимое количество стропил. При длине навеса 4 м и шаге 0,8 м требуется: 4 : 0,8 +1 = 6 стропильных ног. Для их изготовления можно использовать доски стандартной длины – 4 м.
Расчет обрешетки
Задача обрешетки. В конструкции навеса 3х4 м обрешетка монтируется перпендикулярно стропилам. Основная задача этого элемента – равномерно распределить внешнюю нагрузку на стропильную систему и обеспечить надежную фиксацию кровельных материалов.
Обрешетка в конструкции навеса
Рекомендуемый материал. Для ее устройства под жесткие кровельные материалы (профнастил, черепица) применяется обрезная доска хвойных пород сечением 25х100 мм. Это наиболее распространенный размер, обеспечивающий достаточную прочность при минимальном весе. Сечение 25х150 мм применяется при повышенных снеговых нагрузках или при увеличенном шаге стропил (более 800 мм). Доска должна иметь стабильную геометрию по толщине, чтобы исключить перепады высот на плоскости ската для плотного прилегания кровельных листов.
Длина и количество досок. Длина элементов обрешетки должна быть равна длине прогонов. В нашем случае 4,6 м с учетом свесов. Для этого используются обрезные доски длиной 6 м. В отходы попадают отрезки по 1,4 м. Количество необходимого пиломатериала зависит от шага установки досок. А оно зависит от типа используемого кровельного материала.
- Для профнастила марки С20, С21 оптимальный шаг составляет 400-500 мм. При таком расстоянии исключается прогиб металла под весом человека или снежного пласта. В этом случае количество элементов обрешетки будет равно: 3,6 : 0,4 + 1 = 10 штук.
- Для металлочерепицы шаг строго соответствует длине волны (обычно 350 мм). Соответственно количество будет равно: 3,6 : 0,35 + 1 = 11 штук.
- Для сплошного настила (под мягкую кровлю или гибкую черепицу) доски укладываются с зазором 3-5 мм или заменяются листами ОСБ. Для расчета нужно определить общую площадь кровли: 4,6 х 3,6 = 16,56 м².
Площадь одной доски размером 25х100х4600 мм равно: 0,1 х 4,6 = 0,46 м². Теперь общую площадь кровли надо разделить на площадь доски: 16,56 : 0,46 = 36 досок – такое количество потребуется для сплошной обрешетки. В этом расчете не надо учитывать зазор между досками.
Количество плит ОСП рассчитывается по тому же принципу, только с учетом площади одного листа. Стандартный размер плиты ОСП – 1250х2500 мм. Значит, его площадь в метрах – 1,25 х 2,5 = 3,125 м. Количество будет равно: 16,56 : 3,125 = 5,3 – округляем до 6.
Если у вас другие размеры деревянного навеса, рассчитать количество материала можно в нашем калькуляторе расчета ОСП. Для расчета используйте второй калькулятор — он предназначен для расчет количества ОСП для поверхности
Заключение
Проведенный детальный расчет подтверждает, что даже простейшая малая архитектурная форма требует глубокой предварительной проработки. Внимание к сечениям, шагу расположения элементов и геометрии постройки позволяет создать конструкцию, обладающую запасом прочности для противостояния снеговым и ветровым нагрузкам. Правильно спроектированный и рассчитанный навес – это и функциональная защита площадки, и эстетически выверенный элемент ландшафта, возведение которого становится предсказуемым и лишенным технологических ошибок процессом.