65. Расчет покрытий. Применение снеговой нагрузки на поверхность.

Вы сами собираетесь проектировать и строить дом? Тогда Вам без процедуры сбора нагрузок на кровлю (или другими словами, на несущие конструкции крыши) не обойтись. Ведь только зная нагрузки, которые будут действовать на кровлю, можно определить минимальную толщину железобетонной плиты покрытия, рассчитать шаг и сечение деревянных или металлических стропил, а также обрешетки.

Расчет стропил

Если вы строите дом самостоятельно, и у вас нет достаточных знаний в области инженерии и архитектуры, то расчет нагрузки на крышу можно заказать в специализированной организации или у частного проектировщика. Если же постройка не столь требовательна к техническим расчетам, то все можно сделать своими собственными силами. Как правильно рассчитать длину стропил? Она зависит от углов скатов крыши и от ее формы. Сперва следует ознакомиться с нормативной документацией. Для этого потребуется СНиП и приложенные карты к изменениям в этом документе (они были обновлены в 2008 году). Оптимальный шаг между стропилами рассчитывают исходя из возможного предела расстояния, после которого конструкции разрушится полностью или частично.

При частичном разрушении выходят из строя различные элементы и узлы системы. Так, допустимый прогиб элементов конструкции стропил, ног, прогонов или раскосов не должен быть более 0,5% длины прогона или пролета. Полное разрушение наступает при превышении максимально допустимых нагрузок, поэтому крайне важно сделать правильный расчет стропил изначально. Рассчитывать необходимо оба варианта, так как важно знать пределы стойкости стропильной системы.

Разбираемся в деталях

Ранее мы уже писали в заметке об особенностях произвольной нагрузки.

Снеговая нагрузка на поверхность обладает теми же свойствами, только теперь для построения площади загружения пользователь может вносить исходные данные непосредственно в программу.

Рисунок 2

Для начала в окне необходимо выбрать вид нормативного документа, по которому будет производится расчет.

По СП нам доступны коэффициенты:

  • Се — учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов
  • Сt — термический коэффициент
  • ɣ — коэффициент надежности по нагрузке (если коэффициент учитывается в загружениях, то ɣ=1)
  • μ — коэффициент формы, учитывающий переход от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие

Вдоль Х/ Вдоль Y — ось в направлении которой будет изменяться значение μ

Таблица определения снеговой нагрузки местности

Снеговой район I II III IV V VI VII VIII
Вес снегового покрытия Sg (кгс/м2) 80 120 180 240 320 400 480 560

Карта зон снегового покрова территории РФВетровая нагрузка

Расчётное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле: W=Wo*k , где Wo-нормативное значение ветровой нагрузки, принимаемое по таблице ветрового района РФ, k-коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяется по таблице, в зависимости от типа местности.

Коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяется по табл. 6 в зависимости от типа местности. Принимаются следующие типы местности:

  • А — открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра;
  • B — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;
  • С — городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.
Читайте также:  Вальмовая крыша своими руками – устройство стропильной системы

Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны сооружения на расстоянии 30h — при высоте сооружения h до 60 м и 2 км — при большей высоте.

Таблица 6

Высота z, м Коэффициент k для типов местности
A B C
≤ 5 0,75 0,50 0,40
10 1,00 0,65 0,40
20 1,25 0,85 0,55
40 1,50 1,10 0,80
60 1,70 1,30 1,00
80 1,85 1,45 1,15
100 2,00 1,60 1,25
150 2,25 1,90 1,55
200 2,45 2,10 1,80
250 2,65 2,30 2,00
300 2,75 2,50 2,20
350 2,75 2,75 2,35
≥ 480 2,75 2,75 2,75
Примечание. При определении ветровой нагрузки типы местности могут быть различными для разных расчетных направлений ветра.

Пример Сбор нагрузок на односкатную монолитную железобетонную кровлю.

Исходные данные.

Район строительства — г. Нижний Новгород.

Конструкция крыши — односкатная.

Угол наклона кровли — 3,43° или 6% (0,3 м — высота крыши; 5 м — длина ската).

Размеры дома — 10х9 м.

Высота дома — 8 м.

Тип местности — коттеджный поселок.

Конструкций, задерживающих снег на крыше, не предусмотрено.

Состав кровли:

1. Монолитная железобетонная плита — 100 мм.

2. Цементно-песчаная стяжка — 30 мм.

3. Пароизоляция.

4. Утеплитель — 100 мм.

5. Нижний слой гидроизоляционного ковра.

6. Верхний слой наплавляемого гидроизоляционного ковра.

Сбор нагрузок.

Определим нагрузки, действующие на 1 м2 грузовой площади (кг/м2) кровли.

Вид нагрузки Норм. Коэф. Расч.

Постоянные нагрузки:

— монолитная ж/б плита (ρ=2500 кг/м3) толщиной 100 мм

— цементно-песчаная стяжка (ρ=1800 кг/м3) толщиной 30 мм

— пенополистирол (ρ=35 кг/м3) толщиной 100 мм

Примечание: вес паро- и гидроизоляции не учитывается в связи с их малым весом.

Временные нагрузки:

— снег

— ветер

 

250 кг/м2

 54 кг/м2

3,5 кг/м2

 

 

168 кг/м2

13,6 кг/м2

 

1,1

 1,3

1,3

 

 

 

1,4

1,4

 

275 кг/м2

 70,2 кг/м2

4,6 кг/м2

 

 

235,2 кг/м2

19 кг/м2

ИТОГО 489,1 кг/м2   604 кг/м2

Определение нормативной нагрузки от снега:

S0 = 0,7сtсвμSg = 0,7·1·1·1·240 = 168 кг/м2.

где: сt = 1, так как кровля у нас утепленная, а, следовательно, через нее не выделяется такого количества тепла, которое могло бы приводить к таянию снега на крыше; термический коэффициент принимается в соответствии с [1].

св = 1; коэффициент сноса снега принимается по [1].

μ = 1, так как кровля односкатная с уклоном менее 30º; принимается в соответствии со схемой Г1 приложения Г [1],

Sg = 240 кг/м2; принимается в соответствии с и таблицей 10.1 [1], так как Нижний Новгород относится к IV снеговому району.

Определение нормативной нагрузки от ветра:

W = Wm + Wp = 13,6 кг/м2.

где: Wp = 0, так как здание небольшой высоты.

Wm = W0k(zв)с = 23·0,59·1 = 13,6 кг/м2.

где: W0 = 23 кг/м2, так как г. Нижний Новгород относится к I ветровому району; нормативное значение ветрового давления принимается в соответствии с пунктом 11.1.4, таблицей 11.1 и приложением Ж [1]

k(zв) = k10(zв/10)2α = 0,59, так как выполняется условие пункта 11.1.5 h≤d → zв=h=8 м и тип местности строительства В;  коэффициенты принимаются в соответствии с таблицей 11,3, также коэффициент k(zв) можно определить методом интерполяции по таблице 11.2 [1].

Читайте также:  Жидкая гидроизоляция для пола: мембрана с удивительными свойствами

с = 1, так как рассчитываемая крыша обладает небольшой площадью и расположена под углом к горизонту, данным коэффициентом пренебрегаем; принимается в соответствии с пунктом 11.1.7 и приложение Д [1].

Как узнать снеговую нагрузку в своем регионе?

Во всех регионах среднее количество осадков разное. По количеству и типу осадков, территория России условно разделена на восемь снеговых районов. Нагрузка в регионах колеблется от 80 до 560 килограмм на квадратный метр:

Как узнать снеговую нагрузку в своем регионе?
СНЕГОВОЙ РАЙОН НАГРУЗКА
I 80 КГ/М²
II 120 КГ/М²
III 180 КГ/М²
IV 240 КГ/М²
V 320 КГ/М²
VI 400 КГ/М²
VII 480 КГ/М²
VIII 560 КГ/М²
Как узнать снеговую нагрузку в своем регионе?

Возникает логичный вопрос: а как узнать, к какому району относится конкретный город, например. Эту информацию можно получить двумя способами:

Из таблицы:

Как узнать снеговую нагрузку в своем регионе?

Таким образом можно понимать расчетную снеговую нагрузку в конкретном регионе и уже подбирать теплицу, снеговая нагрузка которой будет удовлетворять требованиям.

Расчет массы снега и нагрузки по СНиП

При снегопаде нагрузка может деформировать элементы несущей конструкции дома, стропильную систему, кровельные материалы. С целью предотвращения этого на стадии проектирования выполняют расчет конструкции в зависимости от воздействия нагрузки. В среднем снег весит порядка 100кг/м3, а в мокром состоянии его масса достигает 300 кг/м3. Зная эти величины, достаточно просто можно рассчитать нагрузку на всю площадь, руководствуясь всего лишь толщиной снегового слоя.

Толщина покрова должна измеряться на открытом участке, после чего это значение умножают на коэффициент запаса — 1,5. Для учета региональных особенностей местности в России используют специальную карту снеговой нагрузки. На её основе построены требования СНиП и других правил. Полная снеговая нагрузка на крышу рассчитывается при помощи формулы:

S=Sрасч. Чм;

где S – полная снеговая нагрузка;

Sрасч. – расчетное значение веса снега на 1 м2 горизонтальной поверхности земли;

м – расчетный коэффициент, учитывающий наклон кровли.

На территории России расчетное значение веса снега на 1м2 в соответствии со СНиП принимается по специальной карте, которая представлена ниже.

СНиП оговаривает следующие значения коэффициента м:

    при уклоне крыши менее, чем 25° его значение равняется единице; при величине уклона от 25° до 60° он имеет значение 0,7; если уклон составляет более 60° , расчетный коэффициент не учитывается при расчете нагрузки.

Особенности установки снегозадержателей

Если правильно выполнена конструкция крыши с учетом расчетов, то снег с крыши можно и не убирать. А для того чтобы не было сильного сползания, устанавливаются в обязательном порядке снегозадержатели. Такие конструкции очень удобны и помогают не убирать снег с кровли во время сильных осадков.

Особенности установки снегозадержателей

Обычно устанавливаются снегозадержатели трубчатого типа, которые можно применять при снеговой нагрузке не более 180 кг на 1 кв. метр. Если вес снежного покрова больший, то конструкции устанавливаются в несколько рядов. СНиП регулирует случаи и правила, когда установка снегозадержателей необходима:

  1. Уклон более 5 %, а также имеется наружный водосток.
  2. От края крыши до установленного снегозадержателя должно быть минимально 0,6 м.
  3. Если устанавливаются трубчатые конструкции, то под ними предусматривается только сплошная обрешетка.
Особенности установки снегозадержателей

Помимо этого, в СНиП содержаться рекомендации к монтажу снегозадержателей, описываются их основные конструкции и принцип, по которому работают устройства.

Расчет снеговой нагрузки на кровлю онлайн

Пример расчета снеговой нагрузки поможет наглядно продемонстрировать порядок действий, а также покажет возможную величину давления снега на конструкции дома.

Читайте также:  Как правильно крепить листы профнастила на кровлю?

Снеговая нагрузка на кровлю рассчитывается с помощью следующей формулы:

где S — давление снега на квадратный метр кровли.

Sg — нормативная величина снеговой нагрузки для данного региона.

µ — поправочный коэффициент, учитывающий изменение нагрузки на разных углах наклона кровли. От 0° до 25° значение µ принимается равным 1, от 25° до 60° — 0,7. При углах наклона кровли свыше 60° снеговая нагрузка не учитывается, хотя в реальности бывают скопления мокрого снега и на более крутых поверхностях.

Произведем подсчет нагрузки на кровлю площадью 50 кв.м, угол наклона — 28° (µ=0,7), регион — Московская область.

Тогда нормативная нагрузка составляет (по данным СНиП) 180 кг/кв.м.

Умножаем 180 на 0,7 — получаем реальную нагрузку 126 кг/кв.м.

Полное давление снега на кровлю составит: 126 умножаем на площадь кровли — 50 кв.м. Результат — 6300 кг. Таков расчетный вес снега на крыше.

Снеговое воздействие на кровлю

Особенности установки снегозадержателей

Если правильно выполнена конструкция крыши с учетом расчетов, то снег с крыши можно и не убирать. А для того чтобы не было сильного сползания, устанавливаются в обязательном порядке снегозадержатели. Такие конструкции очень удобны и помогают не убирать снег с кровли во время сильных осадков.

Обычно устанавливаются снегозадержатели трубчатого типа, которые можно применять при снеговой нагрузке не более 180 кг на 1 кв. метр. Если вес снежного покрова больший, то конструкции устанавливаются в несколько рядов. СНиП регулирует случаи и правила, когда установка снегозадержателей необходима:

  1. Уклон более 5 %, а также имеется наружный водосток.
  2. От края крыши до установленного снегозадержателя должно быть минимально 0,6 м.
  3. Если устанавливаются трубчатые конструкции, то под ними предусматривается только сплошная обрешетка.

Собственный вес конструкции крыши ↑

Кроме снеговых нагрузок стоит учесть массу самой кровельной конструкции. Делается это для снижения давления на стены постройки, а также, чтобы крыша не разрушилась под собственным весом, догруженным выпавшими осадками.

Оптимальное значение для жилых домов приблизительно 50 килограмм на 1 метр площади.

Собственный вес конструкции крыши ↑

Расчет проводится путем суммирования массы 1м² каждого слоя кровельного пирога, и умножением на коэффициент 1,1. Например, вес 1 квадрата обрешетки с досок сечением 25 мм составляет около 15 кг/1м², теплоизолятор 100 мм – 10 кг/1м², настил из металлочерепицы 4-5 кг/м² (зависит от толщины листа). Итого, имеем 15+10+4= 29 ×1,1=31,9 кг/1м². Также не стоит забывать о массе стропил.

С учетом этих показателей выбираются оптимальные варианты материалов, а также типы обрешетки и стропил. Впоследствии такой подход позволит менять кровельный настил без опасений разрушения имеющейся конструкции.

Расчет снеговых воздействий на перекрытие, это одна из составляющих проекта будущего дома, которую не стоит не учитывать. Пренебрежение простыми расчетами, и небрежный подбор соответствующего варианта конструкции накрытий могут привести к серьезным последствиям вплоть до разрушения.

В особенности расчеты снеговых нагрузок важны для сложных по конфигурации вариантов кровли, так как неравномерное распределение осадков на поверхности создаст перегруженные участки. В таком случае следует подобрать более прочные материалы для создания большего запаса прочности на таких частях крыш.

Собственный вес конструкции крыши ↑

Если сделать все правильно, то подобная кровля прослужит эксплуатационный срок без проблем, и даже при смене материала кровельного настила.

voteArticle Rating