При постройке ограды особое значение имеет правильная опора. Чтобы забор не проседал и стоял долго, не перекашиваясь, учитывают несколько нюансов, таких как материал, способ установки, длину и ширину (диаметр) стоек.
В этой статье мы рассмотрим некоторые характеристики столбов для забора и рассчитаем на одном примере, чтобы выяснить, какого диаметра и толщины их выбрать.
Материалы для столбов и их сочетания с забором
Традиционно, для опор используют металл, дерево, кирпич и бетон:
Металлические
Металлические столбы изготавливаются в виде труб или профилей, полых внутри, заканчивающихся заглушками. Бывает, что они оснащены ушками, крючками и другими деталями. В основном, их используют для поддержки секций из профнастила, кованой решетки или сетки.
Интересный вид железной «поддержки» - винтовые сваи. На основании они имеют широкие лопасти, что позволяет им удерживаться в углублении земли. Плюсом свай служит их легкий вес и простота установки.
Деревянные
Деревянные столбы, как кругляки, так и квадратные, устанавливают в качестве временных сооружений, так как их хватает только на 10−15 лет, при должном уходе. Применяют их при возведении дачных сооружений, палисадников.
Такие опоры используют для поддержки ограждений, имеющих небольшой вес, таких, как штакетники из дерева, сетка рабица. Для защиты от разрушения, нижнюю часть бревна обрабатывают грунтовкой, смолой, в продаже встречаются металлические «башмаки» для таких опор. Удобство их в мобильности, что удобно для временных строений.
Бетонные
Бетонные столбы целесообразно устанавливать для поддержки тяжелых ограждений из того же материала, что и опоры. Вес их большой, а вместе с забором будет немалым. Поэтому без специальной техники для установки ограды, такую махину, при надобности, не передвинешь. Хотя декоративные заборы имеют вес немного меньше, и устанавливать столбы для них значительно проще.
Кирпичные
Кирпичные столбы относят к дорогим приобретениям. Их чаще всего возводят для особняков и загородных владений. Они сочетаются с кирпичной кладкой, деревянными или поликарбонатными секциями.
Высота их, как правило, не больше 3− 4 метров, вид кладки: полтора кирпича или два кирпича. Сверху они должны быть защищены колпаком (металлическим или бетонным).
Длина столбов для забора
От чего зависит высота столбов? От вида грунта на участке. Пучинистые грунты (песчаные и глинистые почвы) имеют свойство увеличиваться в объеме, за счет чего возрастает высота грунта, опоры выталкиваются на поверхность земли. Из-за этого свойства, глубина их установки должна быть ниже уровня промерзания на 20−30 см. Так для высоты стоек 1,5−2 метра достаточна глубина 60−120 см.
Высота поддержки зависит также от парусности забора, то есть от его способности воспринимать ветровую энергию. Так, у металлопрофильного листа наименьшая способность сопротивления к порывам ветра.
При высоте ограды 2 метра, глубина закапывания опор должна быть не менее 1 метра, то есть не менее 30% от общей длины столба. Желательно, конечно, чтобы она была 1,2 или 1,3 м при общей длине столба 3 м. Это правило работает, если грунт плотный. При слабом грунте и высокой парусности целесообразно даже увеличить глубину закапывания столба на 50% от всей длины.
Методика расчета диаметра железных столбов для забора из профнастила
Покажем несколько шагов для определения нужного диаметра и толщины трубы для забора.
Определяем силу ветра по формуле: F=0,61V2/9,8:
- F - сила ветра в кгс (килограммы силы);
- V – скорость воздушного потока (м/с);
- 0,61 - удельный вес воздуха в половинном значении;
- 9,8 - коэффициент перевода ньютонов в кгс.
Таким образом, при ветре, дующем со скоростью 5 м/с, сила ветра составит 1,56 кгс, при 15 м/с - 14,01 кгс, при 25 м/с - 38,9 кгс.
Для расчета возьмем максимально возможную скорость ветра - 25 м/с.
Сила, действующая на забор высотой 2 метра, с расстоянием между столбами 2,5 метра:
F = 2 х 2,5 х 38,9 = 194,5 кгс.
Рассчитаем длину плеча силы, действующей на ограждение, для этого возьмем длину половины пролета (2,5/2) и прибавим к расстоянию от земли до нижней границы металлопрофиля (25 см)
L=2,5/2+0,25=1,50 :
- L - длина плеча приложенной силы.
М = FLk
M = 194,5 х 1,50 х 1,5 = 291,75 кгс/м:
- k –коэффициент, показывающий запас прочности материала.
Теперь определим максимальный изгибающий момент на балку:
N = zW/1000 :
- N –момент изгиба (кгс);
- z – предел текучести металла (кгс/мм²);
- W –момент сопротивления сечения (мм 3).
Важно! Максимальный изгибающий момент должен быть больше крутящего момента. Тогда забор будет устойчивым к ветровым и весовым нагрузкам.
Предел текучести для стали 10 составляет 20 кгс/мм 2 . Момент сопротивления находим так:
W = n(d⁴ – d₁⁴)/32d :
- n – константа, равная 3,14;
- d - внешний диаметр (мм);
- d₁ - внутренний диаметр трубы (мм),
Внутренний диаметр определяется как разница между внешним диаметром и удвоенной толщиной трубы: d₁ =(d – 2s), s – толщина трубы (мм).
Для квадратной трубы формула будет немного иная:
W=(B 4 -b 4)/6B
:
- B - ширина внешней стороны квадрата в сечении;
- b - ширина внутренней стороны квадрата в сечении.
Подставляем значения сначала для труб диаметром 60 мм, начиная с минимальной толщины трубы (2 мм):
Так, путем нехитрых расчетов видим, что можно купить как квадратные профили, так и круглые трубы.
Заметим, что при изменении высоты забора и длины пролета, придется провести перерасчет, подставляя другие значения.
Установка столбов для забора
Выделяют несколько способов установки:
- бетонирование;
- забутовка;
- забивка;
- вкручивание.
Самый распространенный вариант − бетонирование. Роются ямы, в них устанавливают опоры и заливают бетоном. Незаменим такой метод для пучинистых грунтов.
Аналогичный способ - забутовка, отличие которого лишь в использовании щебня вместо бетона. Такая «подушка» дышит и пропускает воду, что не рекомендуется для металлических и деревянных опор, но отлично подходит для бетонных столбов.
Самый недорогой способ - забивка. Подходит для легких конструкций и непучинистых грунтов. Глубина залегания варьируется от 60 до 80 см, при этом высота не должна превышать 1,8−2 метра.
Вкручивание - используется для винтовых свай, с характерной деталью на конце (лопастью), позволяющей легко входить в землю и противостоять морозному пучению.