Снеговая нагрузка, методика расчета снеговой нагрузки.

Снеговая нагрузка, методика расчета снеговой нагрузки, особенности распределения снеговой нагрузки по поверхности крыши. Карта распределения зон по снеговой нагрузке. Таблица зонального распределения территории РФ по среднему значению снеговой нагрузки. Группа компаний BTA – монтаж, ремонт и обслуживание кровель.

Как снег влияет на кровлю ↑

как снег влияет на кровлю

Понятно, что выпавший на поверхность кровли снег имеет массу, что создает давление на всю систему. Однако создаваемая нагрузка неравномерна и постоянно изменяется.

  • В течение холодного времени года снежный покров возрастает. Но главная опасность в чередовании оттепелей и заморозков, в результате которых возрастает масса даже одного слоя.

На заметку

Стоит знать, что оттаивание и замерзание снега уплотняет его, и как следствие растет масса.

  • Снежный покров не является статичным, он находится в постоянном движении: сползает со скатов, сдувается ветром. Следствием этого на различных участках крыши давление распределяется неравномерно. В особенности этот фактор проявляется на кровлях с нестандартными конфигурациями (так называемые ломаные типы).
  • Так как снег сползает по скату, его большая масса скопляется на свесах, что также не влияет благотворно на кровельную конструкцию.
  • Снеговой покров создает воздействия не только на сам кровельный настил и стропильную систему, но и на водостоки, результатом чего часто является обрушение последних.

Чтобы устранить или снизить неблагоприятное влияние снеговой нагрузки на крыши, разработана целая концепция решения проблемы. Она включает в себя очистку поверхности на уже имеющихся накрытиях, изменение конструкций, или расчет, и закладку определенных свойств еще на этапе проекта возводящегося дома.

Типы нагрузок на кровлю

Основными нагрузками, воздействующими на кровлю, являются:

  • Вес снега.
  • Ветровая нагрузка.

Они имеют разную степень и характер воздействия на кровлю и стропильную систему в целом. Снеговая нагрузка более статична, все изменения происходят относительно медленно и плавно. Исключением может быть только лавинообразный сход больших сугробов, характерный для современных видов металлических кровельных покрытий. Кроме того, снег лежит в течение нескольких месяцев, в летнее время нагрузки отсутствуют.

расчет снеговой нагрузки на плоскую кровлю

Сход снежного покрова с крыши лавиной Источник pinterest.co.uk

Для ветра время года значения не имеет, он способен подниматься и зимой, и летом. Ветер опасен своей непредсказуемостью, его невозможно предвидеть и как-то подготовиться. Чаще всего, сильные ветра длятся недолго, но последствия бывают весьма плачевными. При этом, сильные порывы, создающие заметное давление на конструкции дома, случаются относительно редко.

В большинстве случаев ветровая нагрузка минимальна и не имеет постоянного значения. Эпизодический характер и неравномерность ветровых проявлений создают существенные сложности при определении реальной нагрузки на конструкции дома, поэтому принято учитывать максимальные табличные величины для данного региона.

снеговая нагрузка на кровлю в московской области

Разрушительные последствия пренебрежением расчетов Источник akademija-art.hr

Основные функции

Заключаются в тех моментах, которые мы уже рассмотрели, но на самом деле функциональное назначение кровли значительно шире, чем его представляют не особо продвинутые в этом вопросе люди. Дело в том, что воздействие на поверхность кровли кроется не только в ее износостойкости.

Давление внешней среды оказывается почти на все несущие конструкции строения – стены, поскольку крыша стоит на них, фундамент – на него монтируются все, существующие элементы дома. Закрывать глаза на, происходящие нагрузки губительно для здания. Однажды оно может неожиданно разрушится либо покрыться многочисленными трещинами, возможно, проседание крыши и частичный обвал стен.

Для снегозадержания толщина кровли должна быть достаточной, чтобы она просто не проломилась. Необходимо выбирать качественную крышу, которая выдержит даже мешок со снегом на квадратный метр.

Пример 1. 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 на кровлю

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 п.10.10 [1].

св = 1; коэффициент сноса снега принимается по п.10.9 [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 п.10.2 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 п.11.1.6 таблицей 11,3, также коэффициент k(zв) можно определить методом интерполяции по таблице 11.2 [1].

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].

Учет снеговых нагрузок на имеющихся кровлях ↑

Снеговая нагрузка на кровлю

Естественно лучше всего на стадии строительства учесть все факторы снеговых нагрузок и внести их в составляющийся проект. Но, что следует проверять или учитывать в варианте, когда дом уже построен?

  • В готовом здании следует замерять угол наклона скатов. Оптимально если это значение будет составлять от 45 до 60 градусов, тогда снежный покров попросту не будет накапливаться на поверхности, сдвигаясь с кровельного настила.

Совет

Однако в таком случае нужно учесть еще один фактор – ветер. Чем больше угол наклона скатов, тем более высокой будет конструкция, а значит, возрастет влияние ветра.

Равномерно распределить по поверхности снеговые потоки помогут приспособления смонтированные на настил – снегозадержатели и снегорезы. Такие элементы «разобьют» всю массу на несколько частей, распределив их приблизительно равномерно на всей площади. Также в зависимости от обрешетки подбирается тип снегозадержателей, на сплошных вариантах возможен монтаж трубчатых барьерных типов устройств, в других вариантах лучше устанавливать снегорезы, разбивающие снежный поток на отдельные части.

Совет

Однако с установкой подобных приспособлений нужно соблюдать осторожность.

Снегозадержатели целесообразно монтировать

на скаты крыш с углом наклона более 5 градусов, в противном случае это может привести к накоплению значительных масс снега на поверхности настила.

  • Во избежание накопления больших объемов снега на карнизах крыши, следует подумать о системе подогрева. Монтаж нагревательного кабеля по кромке кровельного настила поможет устранить намерзание глыб снега и льда. Управление системой можно осуществлять в автоматическом и ручном режимах.

Важно

Важно знать, что кроме непосредственных методов снижения и устранения снежного давления на кровельный настил стоит озаботиться гидроизоляцией. Образование даже незначительной наледи на поверхности создает препятствие для потока воды, в результате чего влага может попасть под материал крыши.

Кровли уже построенных зданий, как правило, уже рассчитаны под определенную снеговую нагрузку данного региона, однако дополнительные мероприятия и приспособления помогут устранить негативные последствия, как самого перегруза, так, и сопутствующих процессов (протечки, разрушения настила и прочих).

Удельный вес: такой легкий и тяжелый снег

А теперь перейдем к практике. Если вы живете в России, а не на южном континенте без зимы, то знаете, каким на самом деле бывает снег: невероятно легким и неимоверно тяжелым. Например, тот же пушистый снежок в морозную и сухую погоду при температуре -10°С будет иметь плотность около 10 кг на кубический метр. А вот снег под конец осени и в начале зимы, который долго лежал на горизонтальных и наклонных поверхностях и «слежался», уже имеет массу куда больше – от 60 килограмм на кубический метр. К слову, узнать плотность снега не сложно – достаточно зимой вырезать большой лопатой образец снега в один кубический метр и взвесить его.

Если мы говорим о рыхлом снеге, который, по идее, легок и не доставляет проблем, то знайте, что здесь таится некая опасность. Рыхлый снег как ни какой другой быстро вбирает в себя все осадки в виде дождя и становится уже мокрым снегом. А его нахождение на крыше, где нет грамотно организованного стока, чревато большими проблемами.

Далее, весной в процессе длительной оттепели удельный вес снега также значительно растет. У сухого уплотненного снега среднестатистическая плотность находится в пределах от 200 до 400 кг на кубический метр. Не упускайте также такой важный момент, когда снег долго оставался лежать на крыше и не было нового снегопада, а вы его не убирали. Тогда независимо от его плотности, он будет иметь всю ту же массу, хотя визуально сама «шапка» стала меньше в два раза. В особо влажном климате весной удельный вес снега достигает 700 кг на кубический метр!

Особенности распределения снеговой нагрузки на поверхности крыши

Снеговая нагрузка распределяется на поверхности кровли по-разному, равномерно по всей площади, или с заметным перекосом в подветренную сторону. Иногда на склонах нарастают огромные свисающие пласты, которые создают соответствующее давление на карнизную часть кровли.

расчет снеговой нагрузки на кровлю

Распределение снеговой нагрузки на поверхности крыши Источник obustroeno.com

Такие перекосы способны деформировать или разрушить конструкции стропил, создать значительное давление на фундамент. Необходимо понимать, что и равномерная нагрузка от веса снега воздействует на конструкции дома крайне неблагоприятным образом. Существуют регионы, где толщина снежного покрова превышает 2 м. В таких условиях крайне важно принимать правильные углы наклона скатов, чтобы снеговые массы могли скатываться с них, не достигая чрезмерной толщины и не создавая непосильной нагрузки для опорных конструкций.

расчет снеговой нагрузки на кровлю

Величина снежного покрова более 2 метров – непосильная нагрузка для опорных конструкций Источник ko.decorexpro.com

Расчет снеговых нагрузок в соответствии строительным нормам ↑

расчет снеговых нагрузок

Без учета климатических особенностей зим в данном регионе крыша может попросту не выдержать выпавшего количества снега, стропильные конструкции деформируются с дальнейшими разрушениями.

На заметку

Вес свежего выпавшего снега составляет порядка 100 килограмм на 1 кубометр объема, мокрый тяжелее – 300 кг/м³.

Зная массу осадков, уже можно рассчитать воздействие снега на поверхность по толщине выпавшего  покрова. Для чего в СНиПе (строительные нормы и правила 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» параграф 10) включены формулы, по которым можно произвести расчеты. Но, следует знать именно среднюю толщину снежного покрова для конкретного региона и соответственно создаваемые воздействия.

регионы снеговой нагрузки

Чтобы можно было сделать точный расчет, составлена карта страны, где территория разбита на 8 регионов с приблизительно одинаковыми условиями.

  1. Например, для Москвы и Подмосковья нагрузка составляет приблизительно 180/126 кг/м³,
  2. район Нижнего Новгорода – 240/168 кг/м³,
  3. а в горных районах этот показатель может варьироваться 560/392 кг/м³.

С учетом таких данных проводится расчет полной снеговой нагрузки на кровлю с применением такой формулы:

формула расчета полной снеговой нагрузки

S – это искомая полная снеговая нагрузка;

S расч – расчетная снеговая нагрузка (смотрим по карте, уточняем конкретно по своему региону);

µ – коэффициент, учитывающий угол наклона кровли.

Значение уклона кровли берут зависимо от следующих показателей:

  • При наклоне скатов менее чем на 25 градусов – единица;
  • Наклон от 25 до 60 градусов – коэффициент 0,7;
  • При уклонах скатов более чем на 60 градусов, данный показатель не учитывается вообще.

То есть, имея такие данные довольно просто сделать расчеты. Например, для района Нижнего Новгорода расчетная снеговая нагрузка имеет показатель 240 кг, дом проектируется со скатами под углом в 30 градусов, значит, подсчет имеет следующий вид – 240×0,7=168 кг/м³. После чего можно подобрать соответствующие детали стропильной конструкции кровли.

Плоские типы крыш ↑

подогрев карниза

Подобные типы конструкций крыши неприемлемы для регионов с большим количеством осадков в холодное время года, так на такой поверхности будут накапливаться большие объемы снега. Результатом станет чрезмерное давление снега на конструкцию. В областях с теплым климатом, кровли подобного типа должны иметь запас прочности, а также сплошную обрешетку. Обязательным условием является монтаж подогрева карнизов, для удаления осадков со свесов через водосточные системы.

Совет

Уклон плоскостей скатов в сторону водосточных воронок при таких ситуациях должен превышать показатель в 2 градуса, что обеспечит полноценный сток осадков.

Проектируя строительство гаражей, хозяйственных построек или беседок с плоским накрытием, руководствуются такими же правилами и расчетами снеговых нагрузок, как и для обычных двухскатных (или более) типов крыш. Однако для плоских кровельных конструкций на таких постройках лучше подобрать стропила с более толстых материалов, а обрешетку монтировать сплошной.

Расчет снеговой нагрузки на плоскую крышу

Расчет несущих конструкций выполняется по методу предельных состояний, то есть таких, когда испытываемые усилия вызывают необратимые деформации или разрушения. Поэтому прочность плоской кровли должна превышать величину снеговой нагрузки для данного региона.

Для элементов крыши существует два типа предельных состояний:

  • Конструкция разрушается.
  • Конструкция деформируется, выходит из строя без полного разрушения.

Расчеты ведутся по обоим состояниям, имея целью получить надежную конструкцию, гарантированно выдерживающую нагрузку без последствий, но и без излишних затрат строительных материалов и труда. Для плоских крыш значения снеговых нагрузок будут максимальными, т.е. поправочный коэффициент уклона равен 1.

Таким образом, согласно таблицам СНиП, общий вес снега на плоской кровле составит величину норматива, умноженную на площадь кровли. Значения могут достигать десятки тонн, поэтому зданий с плоскими крышами в нашей стране практически не строят, особенно в регионах с высокими нормами осадков в зимнее время.

4

Нагрузка на плоскую крышу

Очистка кровли от снеговой массы

Наиболее эффективным способом убрать снег с крыши, является ручная уборка. Но она очень опасна для самостоятельного проведения без предварительной подготовки. Именно поэтому, правильно рассчитанная снеговая нагрузка способна помочь не убирать постоянно снег.

snegovayanagruzkanaploskuyukrovlyurasche_1F6FB1D3.jpg

Положительное влияние на сход снега оказывает угол наклона ската крыши. Наиболее оптимальным вариантом кровли для регионов, где велика вероятность большого количества снега, составляет от 45 до 60 градусов.

Для того чтобы уменьшить наледь и предотвратить образование сосулек, можно установить по периметру крыши кабельный подогрев. Он может иметь автоматизированное или ручное управление.

Расчет снеговой нагрузки онлайн калькулятор

Для расчета веса снега на крыше существует еще один способ. Это – применение онлайн-калькулятора, специализированного ресурса, автоматически выполняющего расчеты по исходным данным пользователя. Споры о пользе онлайн-калькуляторов ведутся с самого первого дня их появления. Большинство пользователей убеждено, что, при необходимости выполнить качественный расчет снеговой нагрузки на кровлю, калькулятор бесполезен.

Полагаться на неизвестный алгоритм в таком ответственном вопросе опасно. Сторонники использования этих ресурсов утверждают, что критерием качества работы подобных ресурсов может служить дублирование расчета на других калькуляторах. Сложно сказать определенно, кто из них прав. Однако, учитывая относительную простоту самостоятельного расчета, гораздо правильнее совершить эти несколько арифметических действий самостоятельно.

расчет снеговой нагрузки на кровлю

Самостоятельный расчет снеговой нагрузки на крышу Источник umnik.spb.ru

raschet-valmovoy-kryshi-osobennosti-konstruktsii-i-rascheta-na-kalkulyatore-63653.jpg

К сведению домовладельцев

Рассчитав снеговую нагрузку, следует определить необходимость обустройства системы снегозадержания. Учитывать надо не только возможный сход снег, но и талую воду, образующую сосульки и замерзающую в трубах водостока. Для устранения этих явлений применяются системы обогрева карниза и водостока.

Видео описание

В видеоуроке проводится ликбез по предмету сопромат. В доступной форме излагается материал для расчета конструкций дома с учетом снеговой нагрузки:

Полезное видео

Более подробно о кровельных нагрузках вы можете узнать из этого видео:

Оцените статью автора:

Очень плохо :(Не очень :(Нормально!Хорошо :)Отлично!)

7 оценок, среднее: 3,43 из 5

Как производится расчет кровли?

Расчет начинается с определения геометрии крыши, для того, чтобы получить размеры для определения площадей и углы наклона скатов с целью узнать параметры схода снега с крыши.

Расчет снеговой нагрузки на кровлю

Районирование территории Российской Федерации по расчетному значению веса снегового покрова.

Итак, получив площадь кровли, мы можем определить вес пирога, зная вес каждого материала, и это будут постоянные нагрузки на стропильную часть. На самом деле не так важно, чем крыть крышу, если это не натуральная черепица, то средние значения веса 1 м2 составляют от 25 до 40 кг/м2. Весовые характеристики любого материала приведены в сопроводительных документах, необходимо просто сложить все веса, умножить на поправочный коэффициент 1,1 и получим примерный расчет нужного веса.

Крышу таким образом посчитали, но стоит иметь в виду, что несмотря на точный результат, обычно принимается вес кровли за 55 кг/м2. Делается это потому, что в случае замены кровли спустя много лет, часть материала может быть другим и стропильная часть потребует переделки и усиления. Чтобы избежать этого и берется запас. Не стоит думать, что в таком случае расчет нагрузки от материала на крышу не нужен, вы можете получить и 45 и 50 кг/м2, но можете и 60 кг/м2, а тогда стропила окажутся слишком слабой частью всей конструкции.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...