Výpočet konstrukce skleníku
O výpočtu konstrukce skleníku
Kalkulačka konstrukce skleníku určuje rozměry, počet a délky prvků obloukového rámu skleníku i celkovou spotřebu materiálu. Výpočet platí pro skleníky s kruhovými nebo eliptickými oblouky, s dveřními otvory i bez nich.
Výsledky zahrnují geometrii skleníku, kótované výkresy s čísly dílů a soupis prvků konstrukce. Pomohou připravit konstrukci k výrobě, odhadnout potřebné délky trubek a orientačně určit plochu krytiny, například z polykarbonátu.
Orientační hodnoty a doporučení
Geometrie skleníku a tvar oblouku
Základní rozměry. Geometrie vychází z délky skleníku A, šířky B, celkové výšky H1 a výšky přímých bočních stěn H2. Všechny vstupní rozměry jsou v milimetrech. Příčný průřez je po celé délce skleníku považován za konstantní.
Výška oblouku. Od celkové výšky se odečte výška přímých stěn. Rozdíl udává vzepětí zakřivené části střechy.
h = H1 - H2
Kruhový oblouk. Horní část tvoří oblouk kružnice procházející vrcholem skleníku a horními konci přímých stěn. Poloměr kružnice se vypočítá ze šířky B a vzepětí oblouku h.
R = B2 / (8h) + h / 2
Středový úhel oblouku se určuje z poměru vzepětí a poloviny šířky skleníku. Úhel se používá v radiánech při výpočtu délky oblouku a plochy kruhové úseče.
θ = 4 × arctan(2h / B)
U kruhového oblouku nesmí vzepětí zakřivené části překročit polovinu šířky skleníku: h ≤ B / 2. Tím je uvažovaný oblouk omezen na horní část kružnice se středovým úhlem nejvýše 180°.
Eliptický oblouk. Horní část se modeluje jako polovina elipsy s vodorovnou poloosou B / 2 a svislou poloosou h. Délka oblouku a plocha pod ním se určují numericky: polovina elipsy se rozdělí na 1000 stejných vodorovných intervalů a sečtou se délky krátkých úseček a plochy lichoběžníků. Výsledek se díky souměrnosti zdvojnásobí.
Plocha, objem a obvod
Plocha základny. Půdorys skleníku je obdélníkový. Plocha se rovná součinu délky A a šířky B. Pro převod z mm² na m² se výsledek dělí 1 000 000.
Sbase = A × B / 1 000 000
Obvod základny. Je to součet čtyř stran obdélníku. Z milimetrů na metry se převádí dělením 1000.
P = 2 × (A + B) / 1000
Délka příčného rámu. K délce zakřivené střechy se přičtou dvě přímé boční části o výšce H2. U kruhového tvaru se délka horního oblouku rovná poloměru násobenému středovým úhlem. U eliptického tvaru se použije numericky vypočtená délka.
Larch = R × θ
Lframe = Larch + 2 × H2
Plocha jednoho čela. Příčný průřez tvoří obdélník o šířce B a výšce H2 a zakřivená horní část. U kruhového oblouku se plocha horní úseče stanoví z poloměru a středového úhlu.
Ssegment = R2 × (θ - sin(θ)) / 2
Send = B × H2 + Ssegment
U eliptického oblouku se plocha horní části získá numerickým součtem. V obou případech se plocha čela určuje podle vnějšího obrysu. Dveřní otvory se z ní neodečítají.
Objem skleníku. Protože je příčný průřez po celé délce konstantní, vnitřní objem se vypočítá jako plocha jednoho čela násobená délkou A. Při rozměrech v milimetrech se výsledek dělí 1 000 000 000 pro převod na m³.
V = Send × A / 1 000 000 000
Plocha střechy a bočních stěn. Celková délka příčného obrysu včetně přímých stěn a oblouku se násobí délkou skleníku. Tak se získá plocha podélného pláště.
Slong = Lframe × A / 1 000 000
Celková plocha povrchu. K ploše střechy a bočních stěn se přičtou plochy obou čel. Plocha základny se nezahrnuje. Výsledkem je geometrická plocha vnějšího povrchu skleníku.
Stotal = Slong + 2 × Send / 1 000 000
Výpočet příčných rámů a podélných prvků
Příčné rámy. Délka skleníku se rozdělí na zadaný počet stejných podélných polí. Rámy se umísťují na hranice polí včetně obou konců. Počet rámů je proto vždy o jeden větší než počet polí po délce.
Například při délce skleníku 6000 mm a 5 polích je rozteč rámů 1200 mm a celkový počet příčných rámů 6. Délka každého rámu vychází z geometrie zvoleného oblouku.
Podélné prvky. Příčný obrys skleníku se rozdělí na zadaný počet vodorovných sekcí. Podélné prvky probíhají po celé délce na hranicích těchto sekcí. Jejich počet je o jeden větší než počet sekcí a délka každého prvku odpovídá délce skleníku A.
Například 6 vodorovných sekcí bočního pláště vyžaduje 7 podélných prvků. Celková délka této skupiny je počet prvků násobený délkou skleníku.
Rozvinutý výkres rámu. Pro přehlednost se zakřivený příčný obrys rozvine do přímky. Schéma ukazuje polohy příčných rámů a podélných prvků, vzdálenosti mezi nimi a čísla dílů v soupisu.
Výpočet prvků čel
Spodní příčka. Pro každé čelo se počítá jeden vodorovný prvek délky B. V celkovém soupisu jsou dva tyto prvky bez ohledu na počet dveřních otvorů.
Čelo bez otvoru. Výška konstrukce se rozdělí na zadaný počet vodorovných sekcí. Vnitřní vodorovné příčky jsou rozmístěny v rovnoměrných výškových rozestupech a jejich délka závisí na šířce skleníku v dané úrovni.
Čelo se zároveň rozdělí po šířce na stejné svislé sekce. Mezi krajními okraji se umístí vnitřní sloupky od základny až k obrysu oblouku. Při 3 svislých sekcích vzniknou 2 vnitřní sloupky.
Čelo s dveřním otvorem. Otvor je umístěn uprostřed čela. Jeho šířka D2 a výška D1 jsou v milimetrech. Výpočet zahrnuje dva svislé sloupky otvoru a vodorovnou příčku nad otvorem.
Délka horní příčky vychází ze šířky průřezu ve výšce otvoru. Může proto být delší než samotný otvor, protože sahá až k vnějšímu obrysu čela.
Omezení výšky otvoru. Horní rohy otvoru musí ležet uvnitř obrysu oblouku. Nejvyšší dovolená výška se určí podle výšky oblouku ve vzdálenosti D2 / 2 od středové osy. Je-li zadaná výška větší, automaticky se sníží na vypočtené maximum.
Pokud je dostupná výška oblouku na okrajích otvoru menší než 1000 mm, šířka otvoru se automaticky nastaví na polovinu šířky skleníku a výška se znovu vypočítá podle obrysu oblouku.
Vodorovné sekce kolem otvoru. Čelo se rozděluje zvlášť nad horní příčkou otvoru a pod ní. Počet úrovní v každé části se stanoví poměrně podle výšky otvoru a celkové výšky skleníku, se zaokrouhlením na celé sekce. Při více sekcích se zachová alespoň jedna nad příčkou a jedna pod ní.
Nad otvorem vodorovné prvky překrývají dostupnou šířku průřezu. Pod otvorem jsou příčky rozděleny na levou a pravou část vedle dveří. Jejich délka se měří od vnějšího obrysu k okraji otvoru.
Svislé sekce kolem otvoru. Nad horní příčkou jsou v rovnoměrných rozestupech osazeny sloupky. Zvýšení počtu svislých sekcí může přidat boční sloupky po obou stranách otvoru. Jejich výšku omezuje výška dveřního otvoru nebo výška vnějšího obrysu v daném místě.
Počet dveřních otvorů. Bez otvorů se obě čela počítají jako stejné uzavřené konstrukce. Při jednom otvoru se přední a zadní část počítají samostatně. Při dvou otvorech se stejné uspořádání použije na obou čelech. Soupis obsahuje součet prvků z obou čel.
Množství materiálu a přesnost výsledků
Soupis prvků rámu. Geometrická délka každého prvku se určí v milimetrech. Prvky stejné délky v příslušné skupině se sloučí. Zakřivené příčné rámy a přímé podélné prvky zůstávají oddělené, i když mají stejnou délku.
Číslování dílů. Každá skupina stejných prvků dostává číslo, které je uvedeno na výkrese i v seznamu materiálů. Každá položka obsahuje počet kusů a délku jednoho prvku.
Zaokrouhlení. Délka každého prvku se zaokrouhluje na 1 mm. Součet položky je zaokrouhlená délka násobená počtem kusů. Celková délka materiálu se převádí na metry a zobrazuje s přesností 0,001 m. Plochy a objem se zobrazují s přesností 0,01 m2 a 0,01 m3.
Celková délka materiálu. Celková délka rámu je součtem všech příčných rámů, podélných prvků a dílů čel. Nepoužívá se opravný koeficient spotřeby: koeficient výpočtu je 1,00 a přídavek na řezání 0 %. Při nákupu profilů se obvykle přidává rezerva podle dodávaných délek a plánu řezání.
Praktická doporučení a evropské normy
Rozteč příčných rámů. Rozteč sousedních rámů je délka skleníku dělená počtem podélných polí. Menší rozteč zkracuje nepodepřený úsek krytiny, ale zvyšuje počet rámů a celkovou délku materiálu. Rozteč volte podle rozměrů skleníku, typu krytiny a vlastností profilů.
Polykarbonátová krytina. Geometrická plocha povrchu je výchozí hodnotou pro odhad krytiny. Skutečná spotřeba desek závisí na jejich standardních rozměrech, směru pokládky, poloze spojů a odpadu při řezání. U oblouků je nutné zohlednit také minimální dovolený poloměr ohybu zvoleného polykarbonátu.
Normové podklady. Při navrhování skleníků v Evropě se používá EN 13031-1 „Skleníky - Navrhování a výstavba - Část 1: Skleníky pro komerční produkci rostlin“. Norma stanovuje požadavky na mechanickou odolnost, stabilitu, použitelnost a trvanlivost komerčních skleníků s ohledem na zvláštnosti těchto staveb.
Klimatická zatížení se posuzují podle EN 1991-1-3 „Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-3: Zatížení sněhem“ a EN 1991-1-4 „Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-4: Zatížení větrem“. Návrhové hodnoty zatížení a pravidla použití stanovují platné národní přílohy a požadavky země výstavby.
FAQs
Proč mají kruhové a eliptické oblouky při stejných rozměrech skleníku rozdílnou spotřebu materiálu?
Při stejné šířce a výšce je kruhový oblouk částí kružnice, zatímco eliptický oblouk tvoří polovinu elipsy. Tyto křivky mají jiný tvar a délku, a proto se mění délky příčných rámů, vnější plocha i vnitřní objem. Při volbě tvaru zohledněte spotřebu materiálu i využitelnou výšku u bočních stěn.
Proč je počet příčných rámů vyšší než počet podélných polí?
Pole je prostor mezi dvěma sousedními rámy. Proto 5 podélných polí vyžaduje 6 příčných rámů včetně prvního a posledního. Tím jsou zahrnuty i prvky na obou koncích skleníku.
Jak změna velikosti dveřního otvoru ovlivňuje spotřebu materiálu rámu?
Změna šířky nebo výšky otvoru přepočítá délky sloupků, horní příčky a vnitřních prvků čela. Šířka průřezu na úrovni příčky závisí na zvoleném tvaru oblouku. Změna rozměrů dveří proto může celkovou délku prvků čela zvýšit i snížit.
Proč se plocha povrchu skleníku liší od potřebného množství krytiny?
Plocha povrchu vychází z geometrie střechy, bočních stěn a čel. U polykarbonátu spotřeba závisí také na rozměrech desek, jejich rozložení, spojích a odřezcích. Geometrická plocha je proto výchozí hodnotou pro samostatný plán řezání krytiny.
Jak použít soupis prvků k přípravě konstrukce skleníku pro výrobu?
Soupis sdružuje stejné prvky podle délky a počtu kusů a čísla dílů odpovídají označením na výkresech. Umožňuje určit potřebu materiálu a připravit seznam dílů k řezání. Při nákupu zohledněte také standardní délky profilů, způsob spojování a možný odpad při řezání.