Конструкция забора: прочность
Виды заборов для дачного участка
Прежде чем выбрать, какой забор подойдет для ограждения вашего участка, следует знать, из чего же можно делать выбор. Конструкция забора должна гармонировать с уже имеющимися строениями.
Такое строение даже внешним видом создает впечатление прочной надежной конструкции. В то же время создается благоприятное эстетическое впечатление. Для такого забора обязательно нужен фундамент, на котором устанавливаются столбы и пролеты. Все эти элементы можно изготовить из кирпича, иногда ленточный фундамент изготавливают из бетона. Прочность сплошной кирпичной стены не уступает прочности бетонных ограждений. Реже строят стены, выполняя кладку с просветами. Опытный каменщик может сделать кладку с красивым оформлением столбов и впечатляющим декоративным узором на пролетах между ними. Особенно красив кирпич в сочетании с коваными металлическими узорами. Строительство таких ограждений обойдется значительно дороже, чем забора, составленного из бетонных плит или из профнастила. Это обусловлено высокой квалификацией каменщика и большой трудоемкостью строительства. Используются для скверов, городских парков, офисных и административных зданий и их территорий. В частном домостроении малоразмерные металлические заборчики подойдут для ограждения газонов. В строительстве металлическими заборами принято называть конструкции, сваренные из металлического проката, прутков, труб с различной формой поперечного сечения. Возможно, кому-то заблагорассудится оградить имение таким забором. Тогда для этого придется заранее делать эскиз и изготавливать секции в условиях специализированного производства. Вокруг частных владений бетонные и железобетонные ограждения стали строить после того, как было налажено производство декоративных бетонных секций. Такие монолиты стали надежной и прочной защитой и одновременно своеобразным украшением территории. Это сравнительно недорогой вид ограждения, так как изготовление его элементов (столбов, панелей, колпаков) на производстве поставлено на поток. Кроме «глухих» пролетов с полуобъемным барельефом для ограждения частных домовладений изготавливают и резные объемные. После монтажа панели раскрашивают в цвета, которые должны соответствовать барельефу. Следует применять краски, устойчивые к выгоранию. Монтаж такой конструкции можно выполнить за 1-2 дня. Скорость монтажа обусловлена тем, что он собирается, как конструктор, из отдельных элементов. После установки панели дополнительно скрепляют путем сварки закладной арматуры. Несмотря на кажущуюся прочность, бетонное ограждение через 10-15 лет потребует ремонта. Отдельные его участки могут начать разрушаться и именно в это время их необходимо своевременно ремонтировать. Это долговременное сооружение подойдет и для садового участка. В продаже имеются бетонные ограждения (от 0,5 до 1,5 м). Заборы высотой 2-2,5 м хорошо защищают приусадебный участок от внешних шумов. Привлекательность деревянного ограждения для частника состоит в том, что его не так трудно построить, даже не имея строительных навыков. Тын из лозы внутри двора можно также легко соорудить. Однако деревянные заборы постепенно вытесняются аналогами, у которых пролеты изготавливают, например, из профнастила. Дерево имеет не очень большой срок эксплуатации, хотя при правильном уходе и периодической покраске, оно может простоять десятки лет. Для частного домовладения в настоящее время забор из профлиста, пожалуй, — самый распространенный вид ограждения. Он имеет хорошие потребительские свойства и не требует больших затрат, особенно при установке. Профнастил обладает следующими свойствами: Для монтажа такой конструкции потребуются металлические столбы и, возможно, ленточный фундамент. На рисунках показаны варианты монтажа забора и крепления опор. Любые конструкции заборов не обойдутся без опор. Одним из видов являются металлические опоры, на которых и закрепляют профнастил. Об этих элементах конструкции следует сказать подробнее, ибо они используются не только для профнастила, но и для других видов ограждения. Обычно столбы изготавливают из стальных профильных труб большой прочности. Подбирая соответствующие сечения, можно обеспечить требуемую сопротивляемость столба изгибающим моментам, вибрационным и другим видам нагрузок, что, следовательно, обеспечит требуемую прочность забора. Металлические элементы хороши также для дизайна. Преимуществом такого вида опор является возможность изготовить их по индивидуальному заказу, как по высоте, так и с учетом свойств грунта в месте установки. Это очень важная особенность, ибо даже в пределах одной усадьбы физические свойства грунта могут существенно отличаться, а это влияет на глубину установки столба и, соответственно, на его размер. Верхнюю часть трубы обязательно заваривают. Можно заварить либо металлической пластиной, либо специально изготовленным конструктивным элементом, с целью улучшения дизайна. По индивидуальному заказу можно заранее приварить на столбы элементы крепления ограждений или прожечь отверстия. Так, для секций из профилированного настила нужны металлические планки, для сетки типа рабица в опоре потребуется проделать проушины требуемого размера. Однако, делая отверстия, необходимо учитывать возможное ослабление прочности трубы, особенно в нижней ее части. Подготовленные к установке металлические столбы окрашивают полимерными красками или оцинковывают, чем и обеспечивают их стойкость в любых климатических условиях и, естественно, долговечность. В зависимости от физических свойств почвы столбы можно забить в грунт, закрепить путем забутовки или бетонирования. Каким бы способом не были установлены опоры, если глубина их установки меньше глубины промерзания, их со временем за счет пучности грунтов будет выталкивать. В этих условиях самым надежным способом закрепления является бетонирование. Этот способ установки пригоден для любых грунтов. Его необходимо обязательно использовать для массивных заборов. Для заборов с использованием сетки типа рабица опоры можно закрепить путем забивания их в грунт. С помощью лопаты или буром выкапывают яму на заранее рассчитанную глубину. На дно засыпают гравий и устанавливают столбы, проверяя их вертикальность. Оставшееся пространство заливают бетоном. Для большей надежности крепления в нижней части к трубам приваривают небольшие пластины или прутки. Иногда столбы замуровывают в фундамент и обкладывают кирпичом. Как правило, сверху профнастила создают козырек из металлического уголка. Ленточный фундамент создают под пролетами забора. Делают его либо из кирпича, либо заливая в опалубку бетон. Поскольку вес профлиста сравнительно небольшой, то и требования к фундаменту по передаче давления на грунт не особенно жесткие. Основное требование к устойчивости конструкции и ее закреплению обусловлено большой парусностью сплошного забора из профнастила. Прочность самого профнастила зависит от размеров гофра, высота которого колеблется от 8 до 20 мм. Для расчета воспользуемся известной зависимостью давления на поверхность, расположенную перпендикулярно направлению движения воздуха, и скоростью ветра. Эти данные сведены в таблицу. Основная ветровая нагрузка будет воздействовать на столбы в виде изгибающего момента. Через лаги сила ветра передается на опоры в виде изгибающего момента, действующего на основание столба в месте его закрепления. Нагрузку, Р, легко рассчитать по известной площади пролета и по силе ветра F. На один столб будет действовать сила ветра, воздействующая на половину площади соседних пролетов, то есть сила, действующая на один пролет. Площадь прямоугольного пролета, S, вычислить легко. Следовательно: Р= S × F (1) Нагрузка на узлы крепления на трубе распределена равномерно. Если имеется , например, n лаг на расстоянии li от места закрепления, то максимальный момент будет равен: Mx max=Р/ n × ∑_i^n = 1li (2) Далее потребуется рассчитать величину момента сопротивления, W, и по известному изгибающему моменту определить фактическое напряжение, σи, в нижнем сечении трубы: σи=Mmax/W (3) Для трубы круглого сечения момент сопротивления равен: Wx≈0,1×d3×(1-c4) (4) где d — диаметр трубы, м; с — отношение внутреннего диаметра к внешнему диаметру. Пример. Определить напряжение в нижнем сечении опоры по следующим данным: Решение: Нагрузка равна, по формуле (1) Р=10×14=140 кгс; Максимальный момент, в кгс×см, по формуле (2): Момент сопротивления по формуле (4) Фактическое напряжение в нижнем сечении по формуле (3) σи=14000:18,55=755 кгс/см2. Теперь по таблице можно убедиться, что расчетное напряжение не превышает расчетного сопротивления даже самой непрочной стали марки Ст0, у которой допускаемое напряжение равно 1700 кгс/см2. Для расчета столбов прямоугольного сечения нужно будет рассчитать только момент сопротивления этого сечения.
Забор кирпичный
Металлические ограждения
Ограды из бетона
Забор деревянный
Забор из профлиста (профнастила)
О металлических столбах и фундаменте
О креплении опор
О прочности забора
V,м/с
5
10
15
20
25
F, кгс/м2
1,56
6,22
14,00
24,90
38,90
Mx max=140:3×(150+100+50)=14000 кгс×см;