Заказать обратный звонок

+ 7 (981) 109-72-16
+ 7 (812) 956-74-39

 

Расчет и проектирование системы теневых парусов

20 мая 2016 / Информация обновлена 20 января 2020


ПОДРОБНЕЕ О РАСЧЕТАХ КОНСТРУКЦИЙ СЕРИИ EASY 

 

Данную статью мы хотим посвятить инженерным и прочностным расчетам парусных навесов в серии EASY - основные принципы, этапы и важные моменты. Описать расчет не с точки зрения инженера, а объяснить простым, понятным языком.

 

 

 

 

veranda_tenevye_parusa_inzhenernye_raschety_1.jpg 

Важнейшим этапом создания проекта системы теневых парусов являются инженерные и прочностные расчеты. Именно расчеты в совокупности с качественным проектированием, использованием качественных материалов, применением качественных крепежных изделий, современной технологии сборки обеспечивают надежность системы и её долговечность.

 

Серия EASY создана нами специально для того, чтобы вы могли получить простую в использовании, недорогую и качественную систему теневых парусов. Стоимость системы серии EASY значительно ниже стоимости конструкций в сериях STEEL и TENSE за счет гарантийного ограничения скорости ветра (не более 15 м/сек) и сезонности использования.  

 

Серия EASY предполагает унификацию элементов конструкции и составляющих ее деталей. Стандартные винтовые сваи, стандартные стойки, стандартные крепления, стандартные и нестандартные размеры теневых парусов.

 

Мы рассчитали по прочности и разработали стандартные элементы, из которых состоит парусный навес. В расчетах мы опирались на возможные варианты расположения теневых парусов, стандартные решения и комплектации. Ввели ограничение по длине стороны теневого паруса серии EASY (не более 6 метров) и ограничили ветровую нагрузку (не более 15 м/сек). Все эти условия были определены нами и заданы при расчетах с целью создать экономичное и простое в использовании солнцезащитное решение.

 

Система теневых парусов на первый взгляд, кажется, простой с точки зрения прочности, устойчивости и жесткости, но на самом деле все намного сложнее. Присутствуют основные расчетные факторы, которые напрямую влияют на безопасную эксплуатацию системы:

 

1) Ветровая нагрузка;
2) Нагрузка от воды;
3) Снеговая нагрузка;
4) Силы предварительного натяжения на опорах; 

 

Рассмотрим данные факторы более подробно:  
 

Фактор 1. Ветровая нагрузка

 

Ни для кого не секрет, что ветровая нагрузка является основным параметром при расчете системы теневых парусов. Скоростной напор ветра для различных регионов различается в несколько раз, дополнительно учитывается ориентация площадки застройки, высота над уровнем земли и наличие по направлению ветрового воздействия препятствий и барьеров, способных уменьшить или изменить характер ветрового воздействия.
 
 
Например, по СП 20.13330.2011 «Свод правил. Нагрузки и воздействия» нормативное значение ветрового давления составляет:
 
- для г. Москва –  0,23 кПа (23 кг/м2), что соответствует скорости ветра 23 м/сек;
 
- для Санкт-Петербурга – 0,30 кПа (30 кг/м2) соответствует скорости ветра 26 м/сек;
 
- для г. Туапсе –  0,48 кПа (48 кг/м2) соответствует скорости ветра 33 м/сек. 

Приведенные значения скоростей ветра вычислены на основании нормативного ветрового давления и могут незначительно отличаться ввиду различной плотности воздуха.

Конечно, мы понимаем, что максимальные значения ветровых нагрузок и скоростей ветра по регионам соответствуют ураганным и критичным условиям, которые могут наступить в среднем 1 раз в 50 лет.

Для того, чтобы создать недорогую систему, мы приняли в расчетах скорость ветра ниже, чем требуется по СП 20.13330.2011. Мы ввели ограничение – допустимая скорость ветра не более 15 м/сек.

 


Для справки == > Допустимая скорость ветра для тканевых парусных маркиз, которые поставляются в Россию из Европы, составляет 10 м/сек. Допустимая скорость ветра для локтевых маркиз и временных павильонов из таких маркиз составляет 12 м/сек.


 

При превышении допустимой скорости ветра теневые паруса серии EASY необходимо снять, т.к. появляется риск разрушения стоек и винтовых свай. Процесс снятия или натяжения теневых парусов серии EASY очень простой за счет специальной конструкции креплений.

Система теневых парусов рассчитана на скорость ветра 15 м/сек, что соответствует нормативному значению ветрового давления 0,1 кПа (10 кг/м2). Допустимая скорость ветра на систему серии EASY достаточна для продолжительного использования в летний сезон.

Например, возможно проследить статистику скоростей ветра на основании общедоступной информационной справки Гидрометеоцентра России, размещенной в сети интернет на веб-ресурсах https://www.gismeteo.ru/diary или https://meteoinfo.ru/.

Как видно из указанных источников, скорость ветра за 10 лет (включая порывы) для Москвы, Санкт-Петербурга, Казани не превышает расчетную скорость ветра для системы теневых парусов равную 15 м/сек.

При расчете системы на ветровую нагрузку дополнительно учитываются пульсационная составляющая ветрового давления, различные направления ветрового воздействия на сооружение, а также геометрия сооружения, в зависимости от которой меняются аэродинамические коэффициенты.

Обязательное требование свода правил по проектированию и расчету – это применение коэффициента надежности по ветровой нагрузке, который составляет не менее 1,4, т.е. в расчете учитывается запас 40%. 
 

 

Фактор 2. Нагрузка от воды

Теневой парус серии EASY представляет собой плоскость, образованную тентовой тканью, но не имеющую жесткость. Каждая точка на данной плоскости перемещается под действием различных нагрузок – это нормальное состояние работы системы, т.е. на парус действует ветер – он как бы надувается и поднимается, под дождем он опускается.

При дожде возможно образование «водяных мешков», которые в объеме могут достигать нескольких десятков, а иногда и сотен литров. Соответственно, если высчитать массу воды водяного мешка, например, в 100 л, то она будет равна 100 кг. За счет естественного растяжения ткани объем водяного мешка будет расти дальше, увеличиваясь в размерах и соответственно в массе.

Для исключения подобных «водяных мешков» используется несколько методов, которые планируются на этапе проектирования.

Первый метод – это задание проектом требуемого наклона теневого паруса для отвода воды таким образом, чтобы вода утекла в низшую сторону до образования вогнутой линзы. 

Второй метод основан на применении сетчатой ткани. Линия SEA-Line в серии EASY изготавливается из специализированной сетчатой ткани, которая свободно пропускает воду и эффективно блокирует ультрафиолетовое излучение. Этот метод наиболее предпочтительный, т.к. дает возможность устанавливать теневые паруса горизонтально.

Третий метод – это использование теневых парусов гнутой формы (гипар, седловидная форма). Тентовые мембраны отрицательной Гауссовой кривизны обладают стабильностью и при правильном проектировании эффективно отводят дождевые осадки. 
Для серии конструкций EASY гнутые формы для заказа недоступны, т.к. конструкция самого паруса и технология его изготовления исключает такую возможность. Теневые паруса гнутой формы доступны в сериях STEEL и TENSE.
 


Рекомендуем == > Если вы планируете заказать только теневые паруса в серии EASY, без каркаса и фундаментов, то наиболее предпочтительным методом для вас будет МЕТОД 2. Применение специализированной сетчатой ткани дает возможность устанавливать теневые паруса горизонтально.


 

Фактор 3. Снеговая нагрузка

Солнцезащитные системы, маркизы, шатры, в частности парусный навес серии EASY, используются по назначению в летний период, в то время, когда отсутствует снеговой покров и температура воздуха комфортна для пребывания людей на улице, например, в летнем кафе.

Решения с использованием маркиз, дачные шатры, которые можно купить в сетевых магазинах, не предназначены для зимнего использования и не способны выдержать снеговую нагрузку.

Что касается теневых парусов, мы не говорим, что они не способны выдержать снег – они способны выдержать снеговую нагрузку равную 15 кг/м2
 

 

Что это за нагрузка давайте разберемся. 

На основании общедоступных справочников плотность снега в зависимости от состояния составляет от 160 до 480 кг/м3. Состояние снегового покрова можно охарактеризовать как: свежевыпавший снег и слежавшийся снег. Возьмем для примера среднюю плотность 320 кг/м3 и рассчитаем в толщину снежного покрова на плоскости теневого паруса.

H = S / P = 15 / 320 = 0,05м = 5см

Таким образом, эксплуатация парусного навеса серии EASY в зимний период возможна, но при определенных условиях. Толщина снежного покрова на тентовом парусе не должна превышать в среднем 5см. Снеговая нагрузка гарантией не предусматривается.

Этих 5см вполне достаточно на случай, если по каким-либо причинам вы не произвели снятие теневого паруса и не подготовили систему к зимнему периоду. Например, Вы находитесь в отпуске, вдали от места, где установлена тентовая система, по возвращению из отпуска вы успеете снять паруса. Крепление натяжного паруса к стойкам или к стенам зданий позволяют с легкостью и без специального инструмента производить снятие. 
 

 

Фактор 4. Силы предварительного натяжения на опорах

Корректная установка теневого паруса серии EASY требует создания напряжения в тканевом полотне путем натяжки специальных креплений. Предварительное натяжение позволяет исключить провис тканевого полотна, задает правильную форму и требуемый угол наклона. Сила, с которой натягивается парус, через крепления передается на стойки и соответственно на фундамент. Силу предварительного натяжения следует так же учесть в расчетах системы.

  

Про нагрузки рассказали, расскажем про расчет конструкций

Мы постарались рассказать вам об основных воздействиях и нагрузках, действующих на конструкцию и учитываемых в инженерных расчетах.

Система теневых парусов рассчитана как на действие этих нагрузок, так и на действие нескольких нагрузок одновременно (расчетные сочетания нагрузок), т.е. одновременно возможно действие ветра и дождя, ветра и снега и т.д.

Усилия от теневого паруса передаются через крепления на стойки, затем на фундаменты. Стойки при этом находятся в сложнонапряженном состоянии, т.е. одновременно в стойках возникают следующие усилия: моменты в 2-х плоскостях, продольная и поперечная силы.

Стойки рассчитываются по специальной методике с использованием положений и формул СП16.13330.2017 «Свод правил. Стальные конструкции».

Для системы теневых парусов в серии EASY неслучайно выбран свайный фундамент – узколопастные винтовые сваи со спиральной навивкой. Так как основной нагрузкой, которую воспринимает фундамент, являются моменты и поперечные силы в 2-х плоскостях в уровне оголовка, наиболее эффективным, экономически оправданным и технологичным вариантом является устройство вертикальных свай, передающих основную горизонтальную нагрузку от фундамента на грунт основания. Расчет основания и фундаментов выполняется по специальной методике с использованием положений и формул СП16.13330.2011 «Свод правил. Стальные конструкции», СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений», СП24.13330.2011 «Свод правил. Свайные фундаменты».

Для выполнения инженерных и прочностных расчетов мы используем специализированное расчетно-аналитическое программное обеспечение. Для расчетов мы используем актуальную нормативную базу правил, рекомендаций и технических регламентов. Расчет некоторых узлов, а также дополнительные расчеты и проверки производятся «вручную» с использованием формул и положений сводов правил и иной нормативной документации, учитывается опыт зарубежных производителей и информация из иностранной научной литературы.

 

В данной статье мы рассказали Вам о расчетах системы теневых парусов, постарались объяснить основные этапы и важные моменты.

Конечно, мы не можем сделать наши расчеты общедоступными и выложить их в интернет, т.к. расчеты составляют конфиденциальную информацию и коммерческую тайну, но покажем вам несколько скриншотов и видео, с основными этапами расчета.

VERANDA Теневые паруса Инженерные расчеты 1 VERANDA Теневые паруса Инженерные расчеты 2

VERANDA Теневые паруса Инженерные расчеты 3

VERANDA Теневые паруса Инженерные расчеты 4

 « Назад

Подробнее о расчетах серии STEEL и серии TENSE вы можете узнать в этой статье