Розрахунок каркаса теплиці
Про розрахунок каркаса теплиці
Калькулятор каркаса теплиці визначає розміри, кількість і довжини елементів аркової конструкції та загальну витрату матеріалу. Розрахунок підходить для теплиць із круговими або еліптичними арками, із дверними прорізами чи без них.
Результати містять геометрію теплиці, креслення з розмірами й нумерацією деталей, а також специфікацію елементів каркаса. Ці дані допомагають підготувати виготовлення конструкції, оцінити потрібну довжину труб та орієнтовну площу покриття, наприклад із полікарбонату.
Орієнтири та рекомендації
Геометрія теплиці та форма арки
Основні розміри. Геометрія визначається довжиною теплиці A, шириною B, загальною висотою H1 і висотою прямих бічних стін H2. Усі вихідні розміри задаються в міліметрах. Поперечний переріз вважається однаковим по всій довжині теплиці.
Підйом арки. Від загальної висоти віднімається висота прямих стін. Різниця визначає підйом вигнутої частини даху.
h = H1 - H2
Кругова арка. Верхня частина є дугою кола, що проходить через найвищу точку теплиці та верхні кінці прямих стін. Радіус кола обчислюється за шириною B і підйомом арки h.
R = B2 / (8h) + h / 2
Центральний кут дуги визначається за співвідношенням підйому арки до половини ширини теплиці. Кут у радіанах використовується для обчислення довжини дуги та площі кругового сегмента.
θ = 4 × arctan(2h / B)
Для кругової арки підйом вигнутої частини не повинен перевищувати половини ширини теплиці: h ≤ B / 2. Це обмежує розглянуту дугу верхньою частиною кола з центральним кутом не більше 180°.
Еліптична арка. Верхня частина моделюється як половина еліпса з горизонтальною піввіссю B / 2 і вертикальною піввіссю h. Довжина дуги та площа під нею обчислюються чисельно: половину еліпса поділяють на 1000 рівних горизонтальних інтервалів, після чого підсумовують довжини коротких відрізків і площі трапецій. Результат подвоюється з урахуванням симетрії.
Площа, об'єм і периметр
Площа основи. Основа теплиці вважається прямокутною. Її площа дорівнює добутку довжини A на ширину B. Для переведення квадратних міліметрів у квадратні метри результат ділять на 1 000 000.
Sbase = A × B / 1 000 000
Периметр основи. Визначається як сума чотирьох сторін прямокутника. Для переведення з міліметрів у метри результат ділять на 1000.
P = 2 × (A + B) / 1000
Довжина поперечної рами. До довжини вигнутої частини даху додаються дві прямі бічні частини висотою H2. Для кругової форми довжина верхньої дуги дорівнює добутку радіуса на центральний кут. Для еліптичної форми використовується довжина, отримана чисельним підсумовуванням.
Larch = R × θ
Lframe = Larch + 2 × H2
Площа одного торця. Поперечний переріз складається з прямокутника завширшки B і заввишки H2 та верхньої вигнутої частини. Для кругової арки площа верхнього сегмента визначається через радіус і центральний кут.
Ssegment = R2 × (θ - sin(θ)) / 2
Send = B × H2 + Ssegment
Для еліптичної арки площа верхньої частини знаходиться чисельним підсумовуванням. В обох випадках площа торця визначається за зовнішнім контуром конструкції. Площі дверних прорізів не віднімаються.
Об'єм теплиці. Оскільки поперечний переріз залишається сталим по всій довжині, внутрішній об'єм обчислюється множенням площі одного торця на довжину A. За використання міліметрів результат ділять на 1 000 000 000 для отримання м³.
V = Send × A / 1 000 000 000
Площа даху та бічних стін. Повна довжина поперечного контуру разом із прямими стінами та аркою множиться на довжину теплиці. Так визначається площа поздовжньої поверхні.
Slong = Lframe × A / 1 000 000
Загальна площа поверхні. До площі даху та бічних стін додаються площі двох торців. Площа основи не враховується. Результат є геометричною площею зовнішньої поверхні теплиці.
Stotal = Slong + 2 × Send / 1 000 000
Розрахунок поперечних рам і поздовжніх елементів
Поперечні рами. Довжина теплиці поділяється на задану кількість рівних поздовжніх секцій. Рами встановлюються на межах секцій, включно з обома торцями. Тому кількість рам завжди на одиницю більша за кількість секцій уздовж теплиці.
Наприклад, за довжини теплиці 6000 мм і 5 секцій крок між рамами становить 1200 мм, а загальна кількість поперечних рам дорівнює 6. Довжина кожної рами залежить від геометрії вибраної арки.
Поздовжні елементи. Поперечний контур теплиці поділяється на задану кількість горизонтальних секцій. Поздовжні елементи проходять уздовж усієї теплиці на межах цих секцій. Їхня кількість на одиницю більша за кількість секцій, а довжина кожного елемента дорівнює A.
Наприклад, 6 горизонтальних секцій бічної поверхні потребують 7 поздовжніх елементів. Загальна довжина цієї групи дорівнює кількості елементів, помноженій на довжину теплиці.
Розгортка каркаса. Для наочності вигнутий поперечний контур розгортається у пряму лінію. Схема показує розташування поперечних рам і поздовжніх елементів, відстані між ними та їхні номери у специфікації.
Розрахунок елементів торців
Нижня перемичка. Для кожного торця враховується один горизонтальний елемент довжиною B. У загальній специфікації передбачено два такі елементи незалежно від кількості дверних прорізів.
Торець без прорізу. Висота конструкції поділяється на задану кількість горизонтальних секцій. Внутрішні горизонтальні перемички розміщуються з однаковими кроками по висоті, а їхня довжина залежить від ширини теплиці на відповідному рівні.
Торець також поділяється за шириною на рівні вертикальні секції. Між зовнішніми краями встановлюються внутрішні стійки від основи до контуру арки. За 3 вертикальних секцій утворюються 2 внутрішні стійки.
Торець із дверним прорізом. Проріз розміщується по центру торця. Його ширина D2 і висота D1 задаються в міліметрах. Розрахунок включає дві вертикальні стійки прорізу та горизонтальну перемичку над ним.
Довжина верхньої перемички визначається шириною поперечного перерізу на рівні висоти прорізу. Вона може бути більшою за ширину дверей, оскільки продовжується до зовнішнього контуру торця.
Обмеження висоти прорізу. Верхні кути прорізу мають перебувати всередині контуру арки. Максимальна допустима висота визначається висотою арки на відстані D2 / 2 від центральної осі. Якщо введена висота більша, вона автоматично зменшується до обчисленої межі.
Якщо доступна висота арки на краях прорізу менша ніж 1000 мм, ширина прорізу автоматично встановлюється рівною половині ширини теплиці, а його висота повторно обчислюється за контуром арки.
Горизонтальні секції навколо прорізу. Торець поділяється окремо над верхньою перемичкою прорізу та під нею. Кількість рівнів у кожній частині встановлюється пропорційно до висоти прорізу та загальної висоти теплиці з округленням до цілих секцій. За кількох секцій зберігається щонайменше одна над перемичкою та одна під нею.
Над прорізом горизонтальні елементи охоплюють доступну ширину перерізу. Під прорізом перемички поділяються на ліву та праву частини обабіч дверей. Їхню довжину вимірюють від зовнішнього контуру до краю прорізу.
Вертикальні секції навколо прорізу. Над верхньою перемичкою стійки встановлюються з рівномірним кроком. Збільшення кількості вертикальних секцій може додавати бічні стійки з обох боків прорізу. Їхня висота обмежується висотою дверного прорізу або зовнішнього контуру у відповідній точці.
Кількість дверних прорізів. Без прорізів обидва торці розраховуються як однакові закриті конструкції. За одного прорізу фасад і задня частина розраховуються окремо. За двох прорізів однакова схема застосовується до обох торців. Специфікація містить сумарну кількість деталей двох торців.
Кількість матеріалу та точність результатів
Специфікація каркаса. Геометрична довжина кожного елемента визначається в міліметрах. Деталі однакової довжини в межах відповідної групи об'єднуються. Вигнуті поперечні рами та прямі поздовжні елементи враховуються окремо, навіть якщо їхні довжини збігаються.
Нумерація деталей. Кожній групі однакових елементів присвоюється номер, що відображається на кресленнях і в переліку матеріалів. Кожна позиція містить кількість деталей і довжину однієї деталі.
Округлення. Довжина кожної деталі округлюється до 1 мм. Сума для кожної позиції дорівнює округленій довжині, помноженій на кількість деталей. Загальна довжина матеріалу переводиться в метри та відображається з точністю до 0,001 м. Площі та об'єм відображаються з точністю відповідно до 0,01 м2 та 0,01 м3.
Загальна довжина матеріалу. Це сума всіх поперечних рам, поздовжніх елементів і деталей торців. Додатковий коефіцієнт витрати не застосовується: розрахунковий коефіцієнт становить 1,00, а запас на різання - 0%. Під час закупівлі профілів зазвичай враховують додатковий матеріал відповідно до стандартних довжин і схеми розкрою.
Практичні поради та європейські стандарти
Крок поперечних рам. Відстань між сусідніми рамами дорівнює довжині теплиці, поділеній на кількість поздовжніх секцій. Менший крок скорочує вільний проліт покриття, але збільшує кількість рам і загальну довжину матеріалу. Крок обирають з урахуванням розмірів теплиці, типу покриття та властивостей профілів.
Покриття з полікарбонату. Геометрична площа поверхні є вихідною величиною для оцінювання покриття. Фактична витрата листів залежить від стандартних розмірів, напрямку укладання, розташування стиків і відходів розкрою. Для аркових конструкцій також потрібно враховувати мінімальний допустимий радіус вигину вибраного полікарбонату.
Нормативні орієнтири. Для проєктування теплиць у Європі використовують EN 13031-1 «Теплиці. Проєктування та будівництво. Частина 1. Теплиці для комерційного виробництва рослин». Стандарт встановлює вимоги до механічної міцності, стійкості, експлуатаційної придатності та довговічності комерційних теплиць з урахуванням особливостей конструкції.
Кліматичні впливи оцінюють за EN 1991-1-3 «Єврокод 1. Дії на конструкції. Частина 1-3. Снігові навантаження» та EN 1991-1-4 «Єврокод 1. Дії на конструкції. Частина 1-4. Вітрові впливи». Розрахункові навантаження та правила застосування уточнюються чинними національними додатками й вимогами країни будівництва.
FAQs
Чому кругові та еліптичні арки потребують різної кількості матеріалу за однакових розмірів теплиці?
За однакової ширини й висоти кругова арка є частиною кола, а еліптична - половиною еліпса. Ці криві мають різні форму та довжину, тому змінюються довжини поперечних рам, зовнішня площа та внутрішній об'єм. Обираючи форму, слід враховувати також корисну висоту біля бічних стін.
Чому поперечних рам більше, ніж поздовжніх секцій?
Секція - це простір між двома сусідніми рамами. Тому для 5 поздовжніх секцій потрібно 6 поперечних рам, включно з першою й останньою. Таким чином враховуються рами на обох кінцях теплиці.
Як зміна розмірів дверного прорізу впливає на витрату матеріалу каркаса?
Зміна ширини або висоти прорізу спричиняє перерахунок довжин стійок, верхньої перемички та внутрішніх деталей торця. Ширина перерізу на рівні перемички залежить від вибраної форми арки. Тому загальна довжина деталей може як збільшитися, так і зменшитися.
Чому площа поверхні теплиці відрізняється від необхідної кількості матеріалу для покриття?
Площа визначається геометрією даху, бічних стін і торців. Для полікарбонату на витрату також впливають розміри листів, їхнє розташування, стики та обрізки. Отже, геометрична площа є початковою величиною для окремого плану розкрою покриття.
Як користуватися специфікацією для підготовки виготовлення каркаса теплиці?
Специфікація групує однакові елементи за довжиною та кількістю, а номери деталей відповідають позначенням на кресленнях. Це допомагає визначити потребу в матеріалі та підготувати перелік деталей для різання. Під час закупівлі враховують також стандартні довжини профілів, способи з'єднання та можливі відходи.