Заборы из профлиста - расчет ветровой нагрузки

Содержание статьи:

• Общая информация о заборах из профлиста;
• Забор из профнастила своими руками;
• Расчет ветровой нагрузки.

Общая информация о заборах из профлиста

Одним из самых популярных ограждающих сооружений по праву считается забор из профильных листов. Он удовлетворяет все самые важные требования, предъявляемые к ограждениям:

• оберегает территорию от непрошенных гостей;
• скрывает от посторонних глаз;
• защищает от ветра.

Еще один плюс такого забора — легкость монтажа. Во избежание ошибок монтажа, лучше доверить установку забора из профнастила специалистам.

Неправильно сконструированное ограждение может быстро выйти из строя, например:

• некачественно закрепленный профлист может сорвать сильный ветер;
• уровень столбов может измениться из-за перепадов температур (какой-то опорный элемент может просесть, какой-то вылезти), что приведет к деформации ограждения.

Забор из профнастила своими руками

Если же вы все-таки настроены самостоятельно установить забор из профильных листов, то сначала необходимо:

• ознакомиться с нюансами такого монтажа;
• провести расчет ветровых нагрузок;
• выбрать наиболее подходящие материалы.

При обзоре ассортимента профильных изделий остановите свой выбор на качественном профлисте с хорошей толщиной, окрашенном антикоррозийной краской. А в выборе опор помогут специальные таблицы, по которым, зная исходные данные (ветровую нагрузку), можно определить необходимое количество опорных материалов, их толщину и форму сечения.

Расчет ветровой нагрузки

Ограждения из профлиста имеют такой недостаток как парусность — сильный ветер способен снести забор, если были неправильно подобраны элементы конструкции. Поэтому так важно провести тщательные расчеты нагрузки ветра, которые помогут определиться с выбором столбов, способных выдерживать постоянную нагрузку профильного листа и переменную нагрузку ветра. При расчетах берется во внимание особенности региона строительства, насколько там открытая местность. При ветровых порывах к опорам прикладывается сила, способная их согнуть (сгибающий момент). Так как столбики вмонтированы в землю, максимальная прикладная сила будет действовать в месте входа опоры в грунт.

Упростить расчеты поможет онлайн-калькулятор. Сначала определяется, с какой силой ветер воздействует на 1 м² ограды:

• Fв = Пв*V²/9.8,

где:

• Fв – сила, воздействующая на 1 м² забора, кгс;
• Пв – плотность воздуха (при нормальных погодных условиях принимается значение 0.61 – 0.5);
• V – максимальная скорость ветра, свойственная для данного региона. Максимальная скорость сильного ветра 20.8-24.4 м/с (для примера возьмем 21 м/с), штормового – 24.5-28.4 м/с, ураганного – 28.5-32.6 м/с.
• Fв = 0,61*21²/9,8≈27 кгс на 1 м².

Чтобы рассчитать силу, воздействующую на опору, нужно знать площадь одной секции забора. Для расчетов берем ее высоту (для примера 2 м) и расстояние между опорами (для примера 2.5 м).

• S = 2*2,5 = 5 м²,

где S – я площадь секции.

Сила, приложенная к одной секции забора при сильном ветре:

• Fс = 5*27 = 135 кгс.

Определяем сгибающий момент, воздействующий на опору:

• М = Fс*Тн*k,

где:

• k – коэффициент запаса прочности, который равен 1.5;
• Тн – высота точки приложения нагрузки, условно приходящаяся на средину профильного листа. С учетом расстояния от земли до забора (в нашем случае 0.3 м):
• Тн = 2/2+0.3 = 1.3 м;
• Fс – сила, приложенная к одной секции забора, кгс.

Изгибающий момент:

• М = 135*1.3*1.5 = 263.25 кгс·м.

Теперь можно приступать к определению толщины и формы сечения опорных элементов.

Определим максимально допустимый сгибающий момент:

• Мм= σW/1000,

где:

• σ – граница текучести металла, кгс/мм2 (для стальных опор равна 20 - 21 кгс/мм2);
• W – момент сопротивления, мм3. Он определяется по формулам:
• Wкр = π(D⁴-d⁴)/32D – для опоры с круглым сечением, где D – наружный диаметр сечения, d – внутренний.
• Wкв = (H⁴-h⁴)/6H – для опоры с квадратным сечением, где H – наружный размер сечения, h – внутренний.

Для наших расчетов выберем круглую трубу с наружным диаметром 100 мм, толщиной стенки 2 мм и профтрубу с квадратным сечением 100*100 мм, с толщиной стенки 2 мм.

Итак:

• Для круглой трубы Wкр = 3.14(100⁴-96⁴)/32*100 = 14782.87 мм³.
• Для квадратной трубы Wкв  = (100⁴-96⁴)/6*100 = 25108.91 мм³.
• Ммкр = 20*14782.87/1000 = 295.66 кгс·м – максимально допустимый сгибающий момент для круглой трубы.
• Ммкв = 20*25108.91/1000 = 502.18 кгс·м – максимально допустимый сгибающий момент для квадратной трубы.

Необходимо, чтобы выбранный опорный элемент удовлетворял требование по противостоянию сгибающему моменту М = 263.25 кгс·м. Проведем сравнение допустимого сгибающего момента с расчетным:

• Труба с квадратным сечением 100*100 мм и толщиной стенки 2 мм – 295.66 кгс·м > 263.25 кгс·м.
• Труба с круглым сечением диаметром 100 мм и толщиной стенки 2 мм – 502.18 кгс·м > 263.25 кгс·м.

Таким образом, и круглый, и квадратный столб с заданными размерами способны противостоять порывам сильного ветра. Для того, чтобы узнать способность таких опорных элементов противостоять ураганной или штормовой ветровой нагрузке, необходимо повторить расчет с другими исходными данными скорости ветра. Но и сейчас уже видно, что труба с квадратным профилем имеет намного больший допустимый сгибающий момент, а значит, способна выдержать большую нагрузку.

Для облегчения расчетов можно просто внести данные в специальный калькулятор и определить ветровую нагрузку онлайн.

Купить профнастил для забора различных размеров вы можете в каталоге на нашем сайте.