El cálculo de estructuras metálicas se ha convertido en un escollo para muchos constructores. Usando los trusses más simples para un toldo de calle como ejemplo, le diremos cómo calcular correctamente las cargas y también compartiremos formas simples de autoensamblar sin usar equipos costosos.
Metodología general de cálculo
Las armaduras se utilizan cuando no es práctico utilizar una viga de carga sólida. Estas estructuras se caracterizan por una menor densidad espacial, manteniendo la estabilidad para percibir los impactos sin deformarse debido a la correcta disposición de las piezas.
Estructuralmente, la armadura consta de un cinturón externo y elementos de relleno. La esencia de la operación de tal celosía es bastante simple: dado que cada elemento horizontal (condicionalmente) no puede soportar la carga completa debido a una sección insuficientemente grande, dos elementos están ubicados en el eje de la influencia principal (gravedad) de tal manera que la distancia entre ellos proporcione una sección transversal suficientemente grande de toda la estructura. Puede explicarse de manera aún más simple de la siguiente manera: desde el punto de vista de la aceptación de cargas, la armadura se considera como si estuviera hecha de un material sólido, mientras que el relleno proporciona la resistencia suficiente, basándose únicamente en el peso aplicado calculado.
El diseño de la armadura de un tubo de perfil: 1 - cinturón inferior; 2 - llaves; 3 - bastidores; 4 - cinturón lateral; 5 - cinturón superior
Este enfoque es extremadamente simple y, a menudo, es más que suficiente para la construcción de estructuras metálicas simples, sin embargo, el consumo de material con un cálculo aproximado resulta ser extremadamente alto. Una consideración más detallada de las influencias existentes ayuda a reducir el consumo de metal en 2 o más veces, y este enfoque será muy útil para nuestra tarea: diseñar una armadura liviana y bastante rígida, y luego ensamblarla.
Los perfiles básicos de las granjas para el dosel: 1 - trapezoidal; 2 - con cinturones paralelos; 3 - triangulares; 4 - arqueado
Debe comenzar definiendo la configuración general de la granja. Suele tener un perfil triangular o trapezoidal. El elemento inferior del cinturón se coloca principalmente horizontalmente, el superior está inclinado, lo que proporciona la pendiente correcta del sistema de techado. La sección transversal y la resistencia de los elementos del cinturón deben elegirse de manera que la estructura pueda soportar su propio peso con el sistema de soporte existente. A continuación, se agregan puentes verticales y enlaces oblicuos en una cantidad arbitraria. El diseño debe mostrarse en un boceto para visualizar la mecánica de interacción, indicando las dimensiones reales de todos los elementos. Entonces entra en juego Her Majesty Physics.
Determinación de acciones combinadas y reacciones de apoyo.
De la sección de estática del curso escolar de mecánica, tomaremos dos ecuaciones clave: el balance de fuerzas y momentos. Los utilizaremos para calcular la reacción de los soportes sobre los que se apoya la viga. Para simplificar los cálculos, consideraremos que los soportes son articulados, es decir, que no tienen conexiones rígidas (empotrado) en el punto de contacto con la viga.
Un ejemplo de una armadura de metal: 1 - armadura; 2 - vigas de listón; 3 - techado
En el croquis, primero debe marcar el paso del sistema de techado, porque es en estos lugares donde se deben ubicar los puntos de concentración de la carga aplicada. Normalmente, es en los puntos de aplicación de la carga donde se colocan los nudos de convergencia de los arriostramientos, por lo que es más fácil calcular la carga. Conociendo el peso total del techo y el número de cerchas en la marquesina, no es difícil calcular la carga en una cercha, y el factor de uniformidad del revestimiento determinará si las fuerzas aplicadas en los puntos de concentración serán iguales o no. diferir de. Esto último, por cierto, es posible si en una determinada parte del dosel se reemplaza un material de revestimiento por otro, hay una escalera de paso o, por ejemplo, un área con una carga de nieve distribuida de manera desigual. Además, el impacto en diferentes puntos de la armadura será desigual si su viga superior tiene un redondeo, en este caso los puntos de aplicación de la fuerza deben estar conectados por segmentos y el arco debe considerarse como una línea quebrada.
Cuando todas las fuerzas actuantes están fijadas en el croquis de la armadura, procedemos a calcular la reacción en los apoyos. Con respecto a cada uno de ellos, la finca sólo puede representarse como una palanca con la correspondiente cantidad de influencias sobre ella. Para calcular el momento de fuerza en un punto de apoyo, debe multiplicar la carga en cada punto en kilogramos por la longitud del brazo de aplicación de esta carga en metros. La primera ecuación establece que la suma de los impactos en cada punto es igual a la reacción del soporte:
- 200 1.5 + 200 3 + 200 4.5 + 100 6 \u003d R 2 6 - ecuación de equilibrio de momentos relativos al nodo a, donde 6 m es la longitud del brazo)
- R 2 \u003d (200 1.5 + 200 3 + 200 4.5 + 100 6) / 6 \u003d 400 kg
La segunda ecuación determina el equilibrio: la suma de las reacciones de los dos soportes será exactamente igual al peso aplicado, es decir, conociendo la reacción de un soporte, puedes encontrar fácilmente el valor para el otro:
- R 1 + R 2 \u003d 100 + 200 + 200 + 200 + 100
- R1 = 800 - 400 = 400 kg
Pero no se equivoque: la regla del apalancamiento también se aplica aquí, por lo que si la armadura tiene una extensión significativa más allá de uno de los soportes, entonces la carga en este lugar será mayor en proporción a la diferencia de distancias desde el centro de masa hasta el centro. apoya
Cálculo de la fuerza diferencial
Pasamos de lo general a lo particular: ahora es necesario establecer el valor cuantitativo de las fuerzas que actúan sobre cada elemento de la finca. Para hacer esto, enumeramos cada segmento de la banda y los insertos de relleno en una lista, luego consideramos cada uno de ellos como un sistema plano balanceado.
Para facilitar los cálculos, cada nodo de truss de conexión se puede representar como un diagrama vectorial, donde los vectores de acción se encuentran a lo largo de los ejes longitudinales de los elementos. Todo lo que se necesita para los cálculos es conocer la longitud de los segmentos que convergen en el nodo y los ángulos entre ellos.
Debe comenzar desde el nodo para el cual, durante el cálculo de la reacción de soporte, se estableció el número máximo posible de valores conocidos. Comencemos con el elemento vertical extremo: la ecuación de equilibrio dice que la suma de los vectores de cargas convergentes es igual a cero, respectivamente, la contrapartida a la fuerza de gravedad que actúa a lo largo del eje vertical es equivalente a la reacción de un apoyo iguales en magnitud pero de signo opuesto. Tenga en cuenta que el valor obtenido es solo una parte de la reacción de apoyo total que actúa para un nodo dado, el resto de la carga recaerá sobre las partes horizontales de la correa.
Nudo b
- -100 + S 1 = 0
- S1 = 100 kg
A continuación, pasemos al nodo de la esquina inferior extrema, donde convergen los segmentos vertical y horizontal del cinturón, así como la abrazadera oblicua. La fuerza que actúa sobre el segmento vertical se calcula en el párrafo anterior: este es el peso de presión y la reacción del soporte. La fuerza que actúa sobre un elemento inclinado se calcula a partir de la proyección del eje de este elemento sobre el eje vertical: restamos el efecto de la gravedad de la reacción del apoyo, luego dividimos el resultado "limpio" por el seno del ángulo en el que la riostra está inclinado con respecto a la horizontal. La carga sobre un elemento horizontal también se encuentra por proyección, pero ya sobre el eje horizontal. Multiplicamos la carga recién obtenida en el elemento inclinado por el coseno del ángulo de inclinación de la riostra y obtenemos el valor del impacto en el segmento horizontal extremo de la correa.
Nudo a
- -100 + 400 - sin (33.69) S 3 \u003d 0 - ecuación de equilibrio para el eje a
- S 3 \u003d 300 / sin (33.69) \u003d 540.83 kg - varilla 3 comprimido
- -S 3 cos (33.69) + S 4 \u003d 0 - ecuación de equilibrio en el eje X
- S 4 \u003d 540.83 cos (33.69) \u003d 450 kg - varilla 4 estirado
Así, pasando sucesivamente de nodo a nodo, es necesario calcular las fuerzas que actúan en cada uno de ellos. Tenga en cuenta que los vectores de acción dirigidos de manera opuesta comprimen la barra y, viceversa, la estiran si están dirigidos de manera opuesta entre sí.
Definición de sección de elementos
Cuando se conocen todas las cargas actuantes de la armadura, es el momento de determinar la sección de los elementos. No tiene por qué ser igual para todas las piezas: la cinta se fabrica tradicionalmente con productos laminados de mayor sección que las piezas de relleno. Esto asegura el margen de seguridad del diseño.
dónde: F tr es el área de la sección transversal de la parte tensionada; norte- fuerza de las cargas de diseño; Ry γs
Si todo es relativamente simple con las cargas de rotura de las piezas de acero, entonces el cálculo de las varillas comprimidas no se realiza por resistencia, sino por estabilidad, ya que el resultado final es cuantitativamente menor y, en consecuencia, se considera un valor crítico. Puede calcularlo utilizando una calculadora en línea, o puede hacerlo manualmente, habiendo determinado previamente el factor de reducción de longitud, que determina en qué parte de la longitud total la barra puede doblarse. Este coeficiente depende del método de fijación de los bordes de la varilla: para la soldadura de extremos es uno, y en presencia de bufandas rígidas "idealmente" puede acercarse a 0,5.
dónde: F tr es el área de la sección transversal de la parte comprimida; norte- fuerza de las cargas de diseño; φ es el coeficiente de pandeo de los elementos comprimidos (determinado según la tabla); Ry es la resistencia de diseño del material; γs— coeficiente de condiciones de trabajo.
También necesita saber el radio mínimo de giro, definido como la raíz cuadrada del cociente de dividir el momento de inercia axial por el área de la sección transversal. El momento axial está determinado por la forma y la simetría de la sección, es mejor tomar este valor de la tabla.
dónde: yo x es el radio de inercia de la sección; J x es el momento axial de inercia; F tr es el área de la sección transversal.
Por lo tanto, si divide la longitud (teniendo en cuenta el factor de reducción) por el radio mínimo de giro, puede obtener un valor cuantitativo de flexibilidad. Para una varilla estable, se observa la condición de que el cociente de la carga dividida por el área de la sección transversal no debe ser menor que el producto de la carga de compresión admisible y el coeficiente de pandeo, que está determinado por el valor de la flexibilidad de un varilla particular y el material de su fabricación.
dónde: l x- longitud estimada en el plano de la finca; yo x es el radio mínimo de giro de la sección a lo largo del eje x; yo- longitud estimada desde el plano del truss; yo es el radio mínimo de giro de la sección a lo largo del eje y.
Tenga en cuenta que es en el cálculo de la varilla comprimida para la estabilidad que se muestra toda la esencia del trabajo de la granja. Si la sección del elemento es insuficiente, lo que no permite garantizar su estabilidad, tenemos el derecho de agregar conexiones más delgadas cambiando el sistema de fijación. Esto complica la configuración del truss, pero le permite lograr una mayor estabilidad con menos peso.
Producción de piezas para la granja.
La precisión del ensamblaje de la granja es extremadamente importante, porque realizamos todos los cálculos utilizando el método de diagramas vectoriales y, como saben, el vector solo puede ser absolutamente recto. Por lo tanto, las más mínimas tensiones derivadas de distorsiones debidas a un ajuste inadecuado de los elementos harán que la armadura sea extremadamente inestable.
Primero debe determinar las dimensiones de los detalles del cinturón exterior. Si todo es bastante simple con la viga inferior, entonces para encontrar la longitud de la superior, puede usar el teorema de Pitágoras o la relación trigonométrica de lados y ángulos. Este último es el preferido cuando se trabaja con materiales como acero angular y tubería perfilada. Si se conoce el ángulo de la pendiente de la armadura, se puede aplicar como corrección al recortar los bordes de las piezas. Las esquinas derechas del cinturón se conectan cortando a 45 °, las inclinadas, agregando el ángulo de inclinación a 45 ° en un lado de la junta y restándolo del otro.
Los detalles de relleno se recortan por analogía con los elementos del cinturón. El problema principal es que la granja es un producto estrictamente unificado y, por lo tanto, se requieren detalles precisos para su fabricación. Al igual que en el cálculo de acciones, cada elemento debe considerarse individualmente, determinando los ángulos de convergencia y, en consecuencia, los ángulos de los bordes recortados.
Muy a menudo, las granjas se hacen radio. Este tipo de estructuras tienen un método de cálculo más complejo, pero mayor resistencia estructural, debido a una percepción más uniforme de las cargas. No tiene sentido hacer elementos de relleno redondeados, pero para los detalles del cinturón esto es bastante aplicable. Por lo general, las armaduras de arco constan de varios segmentos que se conectan en la convergencia de los arriostramientos de relleno, lo que debe tenerse en cuenta al diseñar.
¿Montaje sobre herrajes o soldadura?
En conclusión, sería bueno resumir la diferencia práctica entre los métodos de ensamblaje de un truss mediante soldadura y el uso de juntas desmontables. Debe comenzar con el hecho de que perforar agujeros para pernos o remaches en el cuerpo del elemento prácticamente no tiene ningún efecto sobre su flexibilidad y, por lo tanto, no se tiene en cuenta en la práctica.
En lo que respecta al método de fijación de los elementos de la armadura, descubrimos que, en presencia de bufandas, la longitud de la sección de la varilla que se puede doblar se reduce significativamente, por lo que se puede reducir su sección transversal. Esta es la ventaja de ensamblar el truss en bufandas, que se unen al costado de los elementos del truss. En este caso, no hay mucha diferencia en el método de montaje: se garantizará que la longitud de las soldaduras sea suficiente para soportar los esfuerzos concentrados en los nudos.
Si la granja se ensambla uniendo elementos sin bufandas, aquí se necesitan habilidades especiales. La resistencia de toda la armadura está determinada por su nodo menos duradero y, por lo tanto, un matrimonio en la soldadura de al menos uno de los elementos puede conducir a la destrucción de toda la estructura. Con habilidades de soldadura insuficientes, se recomienda ensamblar pernos o remaches usando abrazaderas, soportes de esquina o placas superpuestas. En este caso, la fijación de cada elemento al nudo debe realizarse al menos en dos puntos.
Los cálculos son el precursor de la construcción de un dosel estacionario. El cálculo del dosel es necesario para que la estructura sea confiable, soporte su propio peso, así como las cargas creadas por el viento y la nieve. En el marco de esta publicación, solo hablaremos sobre el dibujo y los cálculos de varias partes de la estructura utilizando el ejemplo de un techo de coche de policarbonato. El paquete completo de documentación del proyecto es mucho más grande y se le dedicará un artículo separado.
¿Qué se debe tener en cuenta al preparar un proyecto?
Antes de hacer un dibujo de un dosel de policarbonato, debe decidir el diseño general y el concepto de diseño, es decir, cómo se verá la estructura, qué forma tendrá, para qué estará destinada. A continuación, debe dibujar un croquis de la estructura, donde indique las dimensiones generales de la cubierta de policarbonato (largo, ancho y otros parámetros) y sus elementos principales. En la siguiente etapa, puede preparar un dibujo de una cochera hecha de policarbonato, mientras recuerda.
¡Nota! Al preparar un dibujo de una estructura, es necesario encontrar y adjuntar datos técnicos sobre los materiales utilizados.
Calculamos el tipo de arco de la finca
Disponemos de un boceto de una marquesina grande fabricada en metal, diseñada para 2 coches con techo arqueado (arco) revestido con láminas de policarbonato celular. El ancho del dosel de soporte a soporte es de 5,8 metros, el ancho de la armadura arqueada (arco) debe ser de 6 m Calculemos la sección del perfil que se utilizará en la fabricación del techo arqueado.
ɒ pr \u003d (ɒ 2 + 4t 2) 0.5 ≥ R / 2, descifraremos esta fórmula:
- ɒ es el voltaje estándar;
- R es la resistencia del hierro C235, unos 2440 kgf/cm 2 ;
- t es la tensión tangencial.
Ahora, seleccionando indicadores sucesivamente, podemos calcular el perfil de una sección adecuada para que pueda soportar las cargas deseadas. Tomamos un tubo de perfil cuadrado de 30x30x3,5 mm con una sección transversal de 35 mm 2 con un momento de inercia de 3,98 cm 4, un coeficiente de acoplamiento de carga de 0,5, la carga estimada en la parte de bloqueo del arco es de 914,82 kgf.
Se han recopilado todos los datos necesarios para el cálculo, la fórmula está ahí, ahora queda sustituir los datos en la fórmula y obtener el cálculo de la carga en la armadura arqueada (arco) del techo del automóvil de policarbonato.
ɒ pr \u003d ((914.82 / 3.5) 2 +4 (919.1 * 1.854 / ((0.35 + 0.35) 3.98) 2) 0.5 \u003d 1250.96 kg / cm 2 .
¿Qué significa? Y esto significa que si soldamos o retorcemos un arco de seis metros de un perfil de 30x30x3,5 mm, resistirá completamente su propio peso y el peso del material del techo, es decir, el policarbonato celular. Incluso hay un suministro decente.
Calculamos la parte portante de la estructura.
A continuación, debe calcular cuáles serán los soportes del techo del automóvil de policarbonato. Existe una técnica especial por la cual se acostumbra calcular columnas de acero, sin ella es imposible un cálculo adecuado de la marquesina. Apliquemos la fórmula:
F=N/ϕR Vamos a descifrar la fórmula:
- F - sección de un tubo cuadrado que se puede utilizar como soporte;
- ϕ es el coeficiente que determina el pandeo;
- R y - el valor de la resistencia del material.
Para hacer cálculos, deberá encontrar datos sobre la resistencia de los materiales. En nuestro caso, la resistencia de los tubos cuadrados de acero 70x70, 80x80, 100x100 mm, los valores encontrados deberán compararse con los resultados del cálculo y las conclusiones extraídas. Hacemos cálculos:
F=3000/(0,599*2050)
Como resultado, obtenemos un valor de 2,44 cm 2, que debe redondearse. Por tanto, el valor en el que debemos confiar a la hora de buscar un perfil adecuado es de 2,5 cm 2 . Estos indicadores corresponden a un tubo de acero cuadrado de 70x70x2 mm, incluso hay un pequeño margen.
Cargas en el techo por nieve y viento
Puede responder a la pregunta de cómo calcular una cochera solo si calcula las estructuras de carga de la estructura y la carga en el techo de la nieve y el viento. Nos hemos ocupado del cálculo de estructuras portantes en términos generales. Ahora necesitamos resolver el problema con las cargas del viento y la nieve.
Para obtener los datos que necesita para calcular, debe observar las cargas promedio de viento y nieve en su área. Puede encontrar dicha información en el SNiP correspondiente.
Por ejemplo, tomemos el valor de la carga del viento 23 kg / m 2. Pero en nuestro caso, este valor no funcionará porque 23 kg / m 2 está definido para edificios y estructuras que tienen paredes. La marquesina tiene soportes, arcos, dinteles, un corrido y un techo, por lo que la presión se ejercerá únicamente sobre ellos. Determinamos el efecto medio del viento sobre la copa, obtenemos 0,34 con una altura de apoyos superior a tres metros, valor de 0,34 a 0,75 kg/m 2 . Calculamos la carga máxima creada por el viento sobre toda la estructura: arcos, apoyos, correas, cubiertas.
W m \u003d 23 * 0.75 * 0.34. El resultado es un valor de 5,9. Ahora calculamos la carga creada por la capa de nieve. Estas cargas en diferentes regiones del país difieren y difieren significativamente. En áreas montañosas, dicha carga puede ser superior a 600 kg / m 2, pero tomaremos como ejemplo una cifra más modesta de 180 kg / m 2 (región de Moscú).
Para calcular la carga máxima en el dosel, debe multiplicar 180 por el valor del factor de conversión, que aún no se ha obtenido. La siguiente figura muestra el cálculo de la carga de nieve en el dosel.
Se calculó la carga máxima de nieve sobre el dosel. Ahora nos queda por averiguar el índice de inercia del material de cubierta que hemos elegido. Dichos datos no se encuentran en la descripción comercial habitual del material, pero sí en la descripción técnica. Por ejemplo, para policarbonato celular con un espesor de 12 mm, la inercia es de 3,41 cm 4. Encuentre un material con un valor calculado o más que eso y puede colocarlo de manera segura en el techo de una cochera. Puede leer más sobre lo que puede hacer un techo para un dosel en el artículo.
En conclusión, observamos que los diseños de cocheras para automóviles no son tan complicados, sin embargo, uno no puede tener la libertad de construir tales estructuras. Primero, la estructura general del dosel debe dibujarse en el croquis, indicando la longitud de los elementos estructurales, su diámetro y otros parámetros simples. Después de eso, puede proceder a los cálculos y la fabricación del dibujo. En el proceso de trabajo, deberá calcular los parámetros de la armadura arqueada (arco) y mucho más. Si siente que este trabajo está más allá de su poder, comuníquese con un especialista. ¡Buena suerte!
Para descubrir cómo calcular un dosel de policarbonato, debe imaginar claramente el diseño y elaborar un plano o dibujo del edificio. En general, los paneles de policarbonato son solo una cubierta que determina el área total, pero, además, todavía hay bastidores y un sistema de truss. Además, entre los materiales necesarios estarán los perfiles de conexión, esquina y final, material de fijación y (posiblemente) iluminación. Es importante calcular cada detalle para conseguir una estructura resistente y duradera.
Qué parámetros considerar al calcular el policarbonato para un dosel
Techo curvo en el jardín.
Tenga en cuenta que la resistencia del policarbonato es mucho mayor que la del vidrio (200 veces), el plástico y el cloruro de polivinilo. Pero no todos los paneles se pueden doblar, por lo que se debe tener en cuenta su estructura (las hojas con celdas triangulares no se doblan).
Elección del grosor del policarbonato
En primer lugar, para hacer un cálculo de un dosel de policarbonato, es necesario tener en cuenta la posible carga mecánica (nieve, viento), de la que depende el grosor de los paneles. Para paneles monolíticos, el espesor es de 2, 3, 4, 5, 6. 8, 10 y 12 mm, se denominan "antivandálicos", ya que las láminas son difíciles de romper mecánicamente.
La diferencia en la estructura del policarbonato celular.
La estructura de panal implica no solo el grosor, sino también la configuración de la celda:
- SX es una lámina de cinco capas de 25 mm con refuerzos en ángulo. El grosor también puede ser de 32 mm. Los paneles de malla triangular no son adecuados para techos curvos;
- SW: la hoja también consta de cinco capas, solo los panales parecen un rectángulo (las costillas están dispuestas verticalmente). El espesor es de 16 a 20 mm;
- 3X: la lámina tiene 3 capas, el grosor es de 16 mm y los refuerzos son ajustables en densidad:
- 3H - hecho de 3 capas con una estructura rectangular. El panel se produce en 6, 8 y 10 mm;
- 2H es la hoja más simple con celdas cuadradas. Se fabrican láminas en 4, 6, 8 y 10 mm.
Hoja de policarbonato estándar monolítico
El grosor de la estructura de nido de abeja de policarbonato varía solo en 2 mm. Es decir, si la lámina celular más delgada es de 4 mm y la más gruesa de 32 mm, entonces todas las dimensiones intermedias serán múltiplos de dos.
Dimensiones de la lámina de policarbonato a lo largo del perímetro.
El cálculo estándar de un dosel de policarbonato monolítico se realiza de acuerdo con las dimensiones de 3050 × 2050 mm. Si lo desea, puede negociar con el fabricante para cambiar el perímetro del panel, pero un pedido especial, por regla general, cuesta más.
Tamaño estándar de policarbonato celular
Los estándares para el policarbonato celular varían en dos parámetros, estos son 210 × 600 cm y 210 × 1200 cm Las láminas largas son convenientes para usar en marquesinas anchas, por ejemplo, en estacionamientos colectivos con techos curvos, donde las juntas se realizan solo a lo largo del bordes laterales. Además, por pedido, la fábrica corta de 1 m a 9 m, pero esto es solo para paneles de color.
También hay una lámina perfilada, donde el espesor no supera los 1,2 mm, pero, gracias a la ola, cuya altura alcanza los 5 cm, aumenta la fuerza y las precipitaciones se drenan fácilmente. El ancho estándar es de 126 cm y el largo de 224 cm.
Láminas de policarbonato perfiladas (onduladas)
Cálculo de materiales por tipos de marquesinas y tipos de techos
Para hacer un cálculo de un dosel hecho de cartón corrugado, policarbonato o cualquier otro material, debe tener en cuenta la configuración del techo y el tipo de marco de soporte. Dichos pabellones están hechos de tres tipos: de una sola pendiente, a dos aguas y doblados (ovalados). El más difícil es el tipo doblado, pero todo el problema radica solo en la fabricación, pero no en la operación.
Cobertizo toldos contiguo a la casa
En los casos en que un lado del marco descanse sobre la pared de la casa, el cálculo del dosel de un tubo rectangular será menos la mitad de los soportes verticales. Es decir, un lado de la caja descansa sobre la pared del edificio. En cualquier caso, debe haber un perfil en las uniones de las láminas, por lo tanto, la distancia entre ellas es de 126 cm, 210 cm o 205 cm, pero esto no significa que toda la caja se componga únicamente de estos perfiles.
Un lado está pegado a la pared de la casa.
En cualquier caso, el ancho del techo debe corresponder a los parámetros del automóvil y es de al menos 3 m, para que haya un paso libre. Pero tal longitud de perfil causará su deformación (desviación), y esto debe evitarse, por lo tanto, se deberá hacer un sistema de vigas para el dosel.
Al calcular el dosel de la casa, necesitará 6 soportes verticales, solo en un lado, pero si la estructura es autónoma, las contrahuellas necesitarán el doble: 12 piezas. El principio aquí es el siguiente: para cada pata de la viga, los soportes deben instalarse en ambos lados, pero si un lado está unido al edificio, entonces no se necesitan elevadores allí.
Además, las vigas se instalan a lo largo, y para un ancho de 6 metros necesitarán 6 piezas: 2 a lo largo de los bordes de los voladizos, 2 a lo largo de los pilares y 2 en el medio del techo. Si la longitud del dosel es de 10,5 m, entonces 10,5 * 6 \u003d 63 mo 63/6 \u003d 11 piezas de perfiles. Los extremos de policarbonato celular se atascan con un perfil de extremo.
Dibujo con dimensiones para un edificio de cobertizo.
Cálculos de un dosel independiente.
Para calcular el dosel en el patio, se debe tener en cuenta no solo su ancho y largo, sino también la cantidad de precipitación en invierno. El hecho es que la nieve ejerce una fuerte carga mecánica y habrá que sujetarla de alguna manera. La mejor opción para endurecer el marco es un triángulo: esta es la única figura geométrica que no proporciona un contragolpe.
Para los cálculos, toman un ancho de techo condicional de 6 m, una longitud de 10,6 my policarbonato con un ancho de 2100 × 600 mm. Las vigas se pueden hacer con un perfil de tubería de 60 × 40 mm o con una tabla de madera de 100 × 50 mm. Por supuesto, un perfil de metal es mejor que la madera y su vida útil prácticamente no tiene restricciones en el futuro previsible.
El principio de la construcción de armaduras.
El dibujo de arriba muestra una estructura donde la parte superior de la pendiente es de 240 cm y la viga consta de 11 triángulos: esta es la mejor opción. Dado que los perfiles metálicos suelen tener 6 m de largo, el ancho será un poco menor, pero se requerirán 6 perfiles para cada pata de viga, teniendo en cuenta los puentes verticales e inclinados. En total, necesitará 6 vigas y 5 láminas de policarbonato.
Por supuesto, puede ahorrar en metal y hacer solo 2 triángulos, como se muestra en la foto superior. En este caso, el cálculo del marco del dosel se reducirá en al menos 2 perfiles para cada pata de la viga, pero si hay 6 de ellos, entonces ya son 12 perfiles. Sin embargo, para una cantidad promedio de precipitación, esto es suficiente: es posible calcular un dosel de cobertizo en un modo presupuestario, ahorrando en metal.
Diseño independiente de pendiente única
cocheras dobles
Para techos a dos aguas, el cálculo del marco de metal del dosel es muy similar a los techos de un solo tono, es decir, la rigidez es creada por los mismos triángulos. Tales marquesinas generalmente se fabrican para estacionamientos grandes, cuyo ancho supera los 6 m, es decir, existe la posibilidad de estacionar varios automóviles o autobuses.
El principio de instalación de policarbonato no cambia: en cada junta debe haber un perfil, y en este caso son patas de viga. La cantidad de triángulos afecta directamente la rigidez de la estructura: cuantos más, mejor. La opción más óptima es la siguiente: cada metro lineal se divide por un perfil vertical, y esta figura se divide diagonalmente en dos triángulos.
El principio de instalación de un dosel a dos aguas.
Para hacer un cálculo de un dosel de metal, debe determinar de inmediato las dimensiones del techo y, por ejemplo, puede considerar la misma opción de 10.6 × 6 m Para cubrir aquí, también necesitará 5 hojas, pero lo harán tienen que ser cortados por la mitad, conectando en el centro con un perfil de cumbrera. El número de soportes verticales de metal es el doble del número de vigas, si hay 6 de ellos, se requerirán 12 contrahuellas.
Aquí se necesitan más vigas longitudinales, 7 piezas, se agrega una viga de cumbrera. Total:
- 2 perfiles a lo largo de los bordes de los voladizos;
- 2 sobre pilares;
- 2 entre soportes y cumbrera;
- 1 - en el patín.
Esquema de un edificio a dos aguas.
Si traducimos las vigas longitudinales en piezas, entonces 10.5 * 7 / 6 \u003d 12.25 o 13 perfiles de seis metros. La sección transversal de tales vigas es la misma que las vigas (por lo general, es de 60 × 40 mm), pero para las contrahuellas, se usa una tubería de 80-100 mm o un perfil de tubería de la misma sección.
La ventaja de un techo a dos aguas es que el cálculo de las estructuras metálicas del dosel resultará más económico. Dos patas de viga con un puente ya forman un triángulo, que se puede dividir en dos partes en el medio. Como resultado, aprenderán dos figuras con lados horizontales (inferiores) de 3 m cada una.
Cálculo de materiales para un dosel curvo.
Es más difícil hacer el cálculo de un dosel con un techo curvo por su cuenta, ya que mucho aquí depende de su convexidad, es decir, cuanto más pronunciada es la curva, más materiales se consumen. Pero puede partir de las mismas dimensiones: 10,5 m de largo y 6 m de ancho, aunque aquí el ancho se reducirá debido a la flexión.
Cochera curva
Una clara ventaja de este diseño es el ahorro de material a la hora de montar el sistema de trusses. Para un tamaño dado, puede arreglárselas con solo dos o tres sistemas de truss, a lo largo de los bordes y en el medio; todas las demás patas simplemente están hechas en forma de arco sin un puente inferior, como en la foto. Un perfil de metal curvo, fijado sobre dos soportes, es en sí mismo una figura rígida y la única cuestión aquí es una buena sujeción de las contrahuellas.
En este caso, el cálculo del dosel para el automóvil consistirá en 6 perfiles doblados de seis metros, dos o tres de los cuales se suministran con un puente y se dividen en varios triángulos. También se requerirán soportes para cada arco, lo que significa que habrá 12 de ellos. Las vigas longitudinales son suficientes 6 piezas:
- 2 a lo largo de los bordes de los voladizos;
- 2 sobre pilares;
- 2 a lo largo del techo.
Dibujo de un dosel arqueado
En total, obtienes 12 * 10.5 / 6 \u003d 21 y 4 perfiles más para puentes.
Es bastante natural que se consuma menos material para marquesinas más estrechas, pero aquí es importante tener en cuenta la longitud del policarbonato. Es decir, si trabajas con láminas de 6 metros, entonces se deben usar enteras o partidas por la mitad para que no haya desperdicio. En este caso, el techo tendrá 6 m o 3 m de ancho, y la longitud ya está ajustada según sea necesario.
Como resultado, podemos decir que el cálculo más económico de la marquesina se obtendrá con un techo de tipo acodado, aunque esta es la opción más difícil. Sin embargo, en tales diseños, puede ahorrar en perfiles metálicos, por lo que los beneficios aquí son obvios.
En caso de dificultades en el proceso de cálculo, puede utilizar programas especiales y servicios de profesionales.
Para equipar un dosel sobre un porche, un área de recreación, un parque infantil o un estacionamiento, a menudo se usan estructuras hechas de tuberías con forma. Los marcos de tubos perfilados son fáciles de fabricar, estéticos y adecuados para la construcción de formas arquitectónicas pequeñas para varios propósitos y tamaños. Para el dispositivo de un dosel duradero y confiable con sus propias manos, es necesario calcular correctamente la configuración del marco.
Un dosel es una pequeña forma arquitectónica, parte de un área cubierta que tiene un propósito funcional o decorativo. La función principal de este diseño es proteger el sitio de la lluvia y el sol.
El perfil de metal se compara favorablemente con otros materiales por su resistencia al estrés biológico, químico y mecánico. Las tuberías profesionales de sección cuadrada o rectangular son fáciles de diseñar e instalar. Son igualmente adecuados para montar una pequeña marquesina de porche y una amplia zona cubierta.
El dosel consta de:
- Fundación;
- soportes o suspensiones: elementos de carga verticales e inclinados del marco;
- elementos de conexión laterales - pendientes y cerchas;
- sistema de viga, que consta de patas de viga, armaduras, listones;
- techos
En el caso de erigir un dosel sobre un área pequeña, por ejemplo, un porche o un cajón de arena, puede prescindir de las vigas: la estructura resistirá completamente la nieve y el viento, ya que no tendrá secciones horizontales largas.
Si se planea equipar un dosel sobre un espacio de estacionamiento o una piscina, los techos horizontales y las patas de las vigas serán más largas. Dichos elementos extendidos son vulnerables a la carga. Para distribuirlo y dar rigidez a la estructura, no se utilizan tubos individuales en estas áreas, sino armaduras (partes estructurales reforzadas que consisten en dos tubos y elementos verticales e inclinados que los conectan: bastidores y tirantes).
La base para el dosel se hace con mayor frecuencia en forma de columna, ya que su equipo no requiere un gran trabajo de movimiento de tierras. El techo es de policarbonato, chapa perfilada, ondulina y otros materiales laminados.
Ámbito de aplicación
La facilidad de instalación y la confiabilidad del diseño proporcionaron marquesinas de una tubería de perfil con una amplia gama de aplicaciones: se construyen para brindar sombra y protección contra la lluvia y la nieve:
- aparcamientos,
- canchas infantiles y deportivas,
- equipos de juego y deportivos individuales,
- cafés de verano,
- áreas de recreación,
- grupos de entrada de edificios residenciales y edificios no residenciales,
- lugares para almacenar equipos e inventario en parcelas personales.
Tipos de estructuras suspendidas
Las marquesinas de una tubería profesional se clasifican según el tipo de sistemas de soporte y truss.
El tipo de sistema de soporte depende de la ubicación del dosel en relación con otros edificios. Separe las estructuras adosadas, en voladizo y independientes.
Un dosel de una tubería de perfil es un diseño muy común que se puede encontrar en casi todos los patios. A partir de tubos de perfil, puede hacer un dosel pequeño sobre el porche y un techo grande para estacionar, y en cualquier caso, el diseño será lo suficientemente fuerte, hermoso y fácil de organizar. Este artículo considerará el cálculo de un dosel a partir de una tubería de perfil y su instalación.
Cálculo y dibujo de un dosel.
El cálculo competente y la creación de un buen dibujo implican el cumplimiento de una serie de estándares y requisitos para estructuras hechas de tuberías con forma. Sin embargo, los toldos de cobertizos pequeños no necesitan calcularse con tanta precisión: una visera pequeña hecha de un tubo de perfil no difiere en peso, por lo que este tipo de construcción no representa ningún peligro. Los cobertizos grandes para estacionamientos o piscinas deben calcularse para evitar problemas.
Un dibujo de un dosel de una tubería profesional siempre comienza con un boceto, un boceto simple que indica el tipo de estructura, sus características principales y dimensiones aproximadas. Para determinar con precisión las dimensiones del dosel futuro, vale la pena tomar medidas en el área donde se ubicará la estructura. En el caso de que el dosel se una a la casa, también es necesario medir la pared para saber exactamente las dimensiones del tubo de perfil para el dosel.
Puede considerar el método de cálculo utilizando el ejemplo de una estructura ubicada en un sitio de 9x7 m ubicado frente a una casa con dimensiones de 9x6 m:
- La longitud del dosel bien puede ser igual a la longitud de la pared (9 m), y el voladizo de la estructura es un metro más corto que el ancho del sitio, es decir, 6m;
- El borde inferior bien puede tener una altura de 2,4 m, y el alto debe elevarse a 3,5-3,6 m;
- El ángulo de inclinación de la pendiente se determina en función de la diferencia de altura de los bordes inferior y superior (en este ejemplo, se obtienen unos 12-13 grados);
- Para calcular las cargas en la estructura, debe encontrar mapas que muestren el nivel de precipitación en una región determinada y construir sobre ellos;
- Cuando se calculan el tamaño de la estructura y las cargas esperadas, queda por hacer un dibujo detallado, seleccionar materiales y proceder con el montaje del dosel.
Los dibujos de armaduras de una tubería de perfil para un dosel deben mostrarse por separado con todos los detalles. También vale la pena recordar que la pendiente mínima del dosel es de 6 grados y el valor óptimo es de 8 grados. Una pendiente demasiado pequeña no permitirá que la nieve se deslice por sí sola.
Habiendo terminado con los dibujos, se selecciona el material apropiado y su cantidad. El cálculo debe llevarse a cabo con precisión, y antes de comprar vale la pena agregar alrededor del 5% de la tolerancia: durante el trabajo, a menudo ocurren pequeñas pérdidas y el matrimonio no es infrecuente. Según cálculos similares, es posible hacer un marco de garaje a partir de un tubo de perfil, que tiene mucha demanda.
Crear un dosel a partir de una tubería de perfil.
El diseño del dosel no es particularmente difícil. Si el dibujo del dosel y los materiales necesarios para su montaje ya están allí, puede proceder directamente a la disposición de la estructura.
La fabricación de un dosel a partir de un tubo de perfil se lleva a cabo de acuerdo con el siguiente algoritmo:
- Primero, se marca y prepara una parcela para un dosel. Es necesario encontrar un lugar para los pozos de cimentación y cavarlos, y luego llenar el fondo de todos los pozos con escombros. Los elementos empotrados se instalan en los pozos, luego de lo cual la base se vierte con mortero de cemento.
- Las piezas de acero de forma cuadrada están soldadas a las partes inferiores de los bastidores del dosel, cuyo tamaño coincide con las dimensiones de las piezas incrustadas, así como con el diámetro de los orificios para los pernos. Cuando la solución se endurece, los postes para el dosel del tubo de perfil se atornillan a las partes incrustadas.
- El siguiente paso es montar el marco. El tubo de perfil en esta etapa se marca y se corta en las piezas necesarias, y solo después de eso se puede llevar a cabo la producción de armaduras a partir del tubo de perfil para el dosel. Primero, las vigas laterales se sujetan con pernos, luego los dinteles frontales y, por último, si es necesario, se equipan rejillas diagonales. El marco ensamblado se instala en bastidores y se fija de la manera elegida.
Antes de la instalación del techo, el dosel debe pintarse o recubrirse con un compuesto anticorrosivo para evitar una posible destrucción del material; durante el montaje, el revestimiento base se daña y, como resultado, las partes metálicas pierden su resistencia a la corrosión. . Además, debe comprender que el procesamiento externo no protege la estructura de la destrucción desde el interior, por lo que los bordes de las tuberías deben cerrarse con tapones.
Tipos de sujetadores para elementos de dosel y sus dimensiones.
Para ensamblar los elementos del dosel a partir de un tubo de perfil, se pueden usar diferentes métodos:
- Una de las formas más comunes de reparar marquesinas de tuberías corrugadas es una conexión atornillada. La calidad de dicha conexión es bastante alta, mientras que no difiere en complejidad. Para trabajar, necesitará un taladro con un taladro para metal, así como pernos o tornillos autorroscantes, cuyo diámetro depende de la sección de la tubería.
- Otra forma en que se unen los elementos del dosel es una unión soldada. La soldadura requiere ciertas habilidades y el equipo será más costoso que para las conexiones atornilladas. Sin embargo, el resultado vale la pena: la soldadura proporciona una alta resistencia estructural sin debilitarla.
- Para arreglar marquesinas pequeñas de tuberías con un diámetro de hasta 25 mm, puede usar el sistema de cangrejo, que es una abrazadera especial de varias formas (detalles: ""). En la mayoría de los casos, al instalar marquesinas, se utilizan abrazaderas en forma de T y X para conectar tres o cuatro tuberías, respectivamente. Para apretar las abrazaderas, se requieren pernos con las tuercas correspondientes, que a menudo deben comprarse por separado. La principal desventaja de los sistemas de cangrejo es la capacidad de ensamblar la estructura solo en un ángulo de 90 grados.
La elección de tubos de perfil para la fabricación de trusses.
Al seleccionar tuberías para colocar un dosel de gran tamaño a partir de una tubería de perfil, es necesario estudiar los siguientes estándares:
- SNiP 01.07-85, que describe la relación entre el grado de carga y el peso de los elementos estructurales constituyentes;
- SNiP P-23-81, que describe el método de trabajo con piezas de acero.
Puede considerar la disposición de la estructura utilizando el ejemplo de una marquesina de pared de 4,7x9 m, basada en bastidores externos en el frente y adosada al edificio en la parte posterior. Al elegir el ángulo de inclinación, es mejor detenerse en un indicador de 8 grados. Al estudiar los estándares, puede averiguar el nivel de carga de nieve en la región. En este ejemplo, un techo de cobertizo hecho de un tubo de perfil estará sujeto a una carga de 84 kg / m2.
Un estante de 2,2 metros de una tubería de perfil tiene un peso de aproximadamente 150 kg y el grado de carga es de aproximadamente 1,1 toneladas. Dado el grado de carga, deberá seleccionar tuberías fuertes: aquí no funcionará una tubería de perfil redondo estándar con paredes de 3 mm y un diámetro de 43 mm. Las dimensiones mínimas de un tubo redondo deben ser de 50 mm (diámetro) y 4 mm (grosor de pared). Si se utiliza como material un tubo con un diámetro de 45 mm y un espesor de pared de 4 mm. Con dicho material, se puede hacer una puerta de bricolaje a partir de un tubo de perfil, que será bastante confiable y duradero.
Al elegir vigas, vale la pena detenerse en un diseño de dos contornos paralelos con una celosía diagonal. Para una armadura de 40 cm de altura, puede usar un tubo de perfil cuadrado con un diámetro de 35 mm y un espesor de pared de 4 mm (lea también: ""). Para la fabricación de rejillas diagonales, los tubos con un diámetro de 25 mm y un espesor de pared de 3 mm funcionarán bien.
Conclusión
Montar un dosel de una tubería profesional con sus propias manos no es tan difícil. Para un trabajo exitoso, es necesario diseñar correctamente la estructura futura y abordar de manera responsable cada etapa de la implementación del proyecto, y luego el resultado será una estructura confiable que puede durar muchos años.