Calcul du toit en fonction de la charge. Calcul correct du système de fermes de toit. Familiarisation avec l'algorithme de calcul
Allez-vous concevoir et construire vous-même une maison ? Ensuite, vous ne pouvez pas vous passer de la procédure de collecte des charges sur le toit (ou en d'autres termes, sur les structures de support du toit). Après tout, en ne connaissant que les charges qui agiront sur le toit, vous pouvez déterminer l'épaisseur minimale de la dalle en béton armé du revêtement, calculer le pas et la section transversale des chevrons en bois ou en métal, ainsi que des lattes.
Cet événement est réglementé par SNiP 2.01.07-85 * (SP 20.13330.2011) "Édition mise à jour".
La collecte des charges sur le toit s'effectue dans l'ordre suivant :
1. Détermination du poids propre des structures de toit.
Celui-ci, par exemple, pour une toiture en bois comprend le poids du revêtement (tuile métallique, carton ondulé, onduline, etc.), le poids du liteau et des chevrons, ainsi que la masse de matériau calorifuge, si un un grenier ou un grenier est prévu.
Afin de déterminer le poids des matériaux, vous devez connaître leur densité, qui peut être trouvée.
2. Détermination de la charge de neige (temporaire).
La Russie est située à de telles latitudes où la neige tombe inévitablement en hiver. Et cette neige doit être prise en compte lors de la conception du toit, à moins, bien sûr, que vous souhaitiez faire des bonhommes de neige dans votre salon et dormir au grand air.
La valeur normative de la charge de neige peut être déterminée par la formule 10.1 :
S 0 \u003d 0,7 s dans s t μS g,
où: de in - un facteur de réduction qui tient compte de la dérive de la neige du toit sous l'influence du vent ou d'autres facteurs; il est accepté conformément aux paragraphes 10.5-10.9. Dans la construction privée, il est généralement égal à 1, puisque la pente du toit de la maison y est le plus souvent supérieure à 20 %. (Par exemple, si la projection du toit est de 5m et sa hauteur est de 3m, la pente sera de 3/5 * 100 = 60%. Dans le cas où vous avez par exemple un toit en appentis avec une pente de 12 à 20 %, puis c en \u003d 0,85.
c t - coefficient thermique, en tenant compte de la possibilité de fonte de la neige due à l'excès de chaleur dégagé par un toit non isolé. Il est accepté conformément à la clause 10.10. Dans la construction privée, il est égal à 1, car il n'y a pratiquement personne qui mettra des piles dans un grenier non isolé.
μ est le coefficient pris conformément au paragraphe 10.4 et à l'annexe D, selon le type et l'angle d'inclinaison du toit. Il permet de passer du poids de l'enneigement de la terre à la charge de neige en surface. Par exemple, pour les angles d'inclinaison suivants d'un toit à une pente et à pignon, le coefficient μ a les valeurs suivantes :
- α≤30° → μ=1 ;
- α≤45° → μ=0,5 ;
- α≤60° → μ=0.
Les valeurs restantes sont déterminées par la méthode d'interpolation.
Noter: le coefficient μ ne peut avoir une valeur inférieure à 1 que s'il n'y a pas de structures sur le toit qui emprisonnent la neige.
S g - poids de neige pour 1 m2 de surface horizontale; prises en fonction de la région enneigée de la Fédération de Russie (annexe G et les données du tableau 10.1). Par exemple, la ville de Nizhny Novgorod est située dans la région de neige IV et, par conséquent, S g = 240 kg/m2.
3. Détermination de la charge de vent.
Le calcul de la valeur standard de la charge de vent est effectué conformément à la section 11.1. Je ne décrirai pas la théorie ici, puisque tout le processus est décrit dans SNiP.
Noter: Vous trouverez ci-dessous 2 exemples où cette procédure est décrite en détail.
4. Détermination de la charge opérationnelle (temporaire).
Dans le cas où vous souhaitez utiliser le toit comme lieu de repos, vous devrez alors prendre en compte la charge égale à 150 kg / m2 (conformément au tableau 8.3 et à la ligne 9).
Cette charge est prise en compte sans neige, c'est-à-dire L'un ou l'autre compte dans le calcul. Par conséquent, du point de vue du gain de temps dans le calcul, il est conseillé d'en utiliser un grand (le plus souvent c'est de la neige).
5. Transition de la charge normative à la charge de conception.
Cette transition s'effectue à l'aide de coefficients de fiabilité. Pour les charges de neige et de vent, il est égal à 1,4. Par conséquent, pour passer, par exemple, de la charge de neige standard à celle calculée, il est nécessaire de multiplier S 0 par 1,4.
En ce qui concerne les charges du poids propre des structures de toit et de sa couverture, ici le facteur de sécurité est pris conformément au tableau 7.1 et à la clause 8.2.2.
Ainsi, conformément à ce paragraphe, le facteur de fiabilité pour les charges temporairement réparties est pris :
1.3 - à une charge standard inférieure à 200 kg/m2 ;
1.2 - à une charge standard de 200 kg/m2 ou plus.
6. Sommation.
La dernière étape consiste à additionner toutes les valeurs standard et de conception pour toutes les charges afin d'obtenir les valeurs générales qui seront utilisées dans les calculs.
Noter: si vous supposez que quelqu'un grimpera sur un toit enneigé, pour plus de fiabilité, vous pouvez ajouter une charge temporaire d'une personne aux charges répertoriées pour plus de fiabilité. Par exemple, il peut être égal à 70 kg/m2.
Afin de connaître la charge sur les chevrons ou vous devez convertir kg / m2 en kg / m. Cela se fait en multipliant la valeur calculée de la charge normative ou de conception par demi-portée de chaque côté. De même, la charge sur les planches de la caisse est collectée.
Par exemple, les chevrons reposent avec un pas de 500 mm et les lattes - avec un pas de 300 mm. La charge de conception totale sur le toit est de 200 kg/m2. Ensuite, la charge sur les chevrons sera de 200 * (0,25 + 0,25) = 100 kg / m, et sur les planches de la caisse - 200 * (0,15 + 0,15) = 60 kg / m (voir figure).
Maintenant, pour plus de clarté, considérons deux exemples de collecte de charges sur le toit.
Exemple 1. Collecte des charges sur un toit en béton armé monolithique en hangar.
Donnée initiale.
Zone de construction - Nizhny Novgorod.
La structure du toit est à une seule pente.
L'angle d'inclinaison du toit est de 3,43 ° ou 6% (0,3 m - la hauteur du toit; 5 m - la longueur de la pente).
Les dimensions de la maison sont de 10x9 m.
La hauteur de la maison est de 8 m.
Type de domaine - village de chalets.
Composition du toit :
1. Dalle monolithique en béton armé - 100 mm.
2. Chape ciment-sable - 30 mm.
3. Pare-vapeur.
4. Isolation - 100 mm.
5. Couche inférieure de tapis imperméabilisant.
6. La couche supérieure du tapis imperméabilisant composé.
Collecte de charges.
| Type de charge | Norme. |
Coef. | Calc. |
|
Charges permanentes : Dalle béton armé monolithique (ρ=2500 kg/m3) épaisseur 100 mm Chape ciment-sable (ρ=1800 kg/m3) épaisseur 30 mm Polystyrène expansé (ρ=35 kg/m3) épaisseur 100 mm
Charges vives : |
250kg/m2 3,5 kg/m2 |
275kg/m2 70,2 kg/m2 4,6 kg/m2 |
|
| TOTAL | 489,1 kg/m2 | 604 kg/m2 |
S 0 \u003d 0,7s t s en μS g \u003d 0,7 1 1 1 240 \u003d 168 kg / m2.
où : avec t = 1, puisque notre toit est isolé, et, par conséquent, il ne dégage pas une telle quantité de chaleur qui pourrait entraîner la fonte de la neige sur le toit ; le coefficient thermique est pris conformément à la clause 10.10.
avec in = 1; le coefficient de dérive de la neige est pris conformément à la clause 10.9.
μ \u003d 1, puisque le toit est en pente avec une pente inférieure à 30º; est accepté conformément au schéma G1 de l'annexe G,
Sg = 240 kg/m2 ; pris conformément à la clause 10.2 et au tableau 10.1, puisque Nizhny Novgorod appartient à la région de neige IV.
W \u003d W m + W p \u003d 13,6 kg / m2.
W m \u003d W 0 k (z c) s \u003d 23 0,59 1 \u003d 13,6 kg / m2.
où: W 0 \u003d 23 kg / m2, puisque Nijni Novgorod appartient à la région des vents I; la valeur standard de la pression du vent est prise conformément au paragraphe 11.1.4, au tableau 11.1 et à l'annexe G
k(z in) = k 10 (z in /10) 2α = 0,59, puisque la condition de la clause 11.1.5 h≤d → z in =h=8 m et le type de chantier B est satisfait ; les coefficients sont pris conformément à la clause 11.1.6 du tableau 11.3, le coefficient k (z in) peut également être déterminé par interpolation conformément au tableau 11.2.
c \u003d 1, puisque le toit calculé a une petite surface et est situé à un angle par rapport à l'horizon, ce coefficient est négligé; accepté conformément au paragraphe 11.1.7 et à l'annexe D.
Exemple 2. Collecte des charges sur un toit en bois à pignon (collecte des charges sur les chevrons et les lattes).
Donnée initiale.
Zone de construction - Iekaterinbourg.
Construction du toit - treillis à pignon avec une caisse sous la tuile métallique.
Angle de pente du toit - 45° ou 100% (5 m - hauteur du toit, 5 m - longueur de projection d'une pente).
Les dimensions de la maison sont de 8x6 m.
Largeur du toit - 11 m.
La hauteur de la maison est de 10 m.
Type de terrain - champ.
Le pas des chevrons est de 600 mm.
Pas de lattage - 200 mm.
Les structures qui retiennent la neige sur le toit ne sont pas fournies.
Composition du toit :
1. Revêtement en planches (pin) - 12x100 mm.
2. Pare-vapeur.
3. Chevrons (pin) - 50x150 mm.
4. Isolation (minplate) - 150 mm.
5. Imperméabilisation.
6. Lattis (pin) - 25x100 mm
7. Tuile métallique - 0,5 mm.
Collecte de charges.
Déterminons les charges agissant sur 1 m2 de surface de chargement (kg/m2) du toit.
| Type de charge | Norme. |
Coef. | Calc. |
|
Charges permanentes : Revêtement en planches (pin ρ=520 kg/m3) Chevrons (pin ρ=520 kg/m3) Isolation (minplate ρ=25 kg/m3) Lattis (pin ρ=520 kg/m3) Tuile métallique (ρ=7850 kg/m3) Remarque : le poids de la vapeur et de l'imperméabilisation n'est pas pris en compte en raison de leur faible poids. Charges vives : |
|
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| TOTAL | 112,4 kg/m2 | 152,4 kg/m2 |
Poids du chevron :
M st \u003d 1 0,05 0,15 520 \u003d 3,9 kg - le poids des chevrons pour 1 m2 de surface de toit, car un seul chevron tombe en raison d'un pas de 600 mm.
Poids gaine :
M st \u003d 1 0,025 0,1 520 1 / 0,2 \u003d 6,5 kg - le poids de la caisse pour 1 m2 de surface de toit, puisque le pas de la caisse est de 200 mm (5 planches tombent).
Détermination de la charge de neige normative :
S 0 \u003d 0,7s t s en μS g \u003d 0,7 1 1 0,625 180 \u003d 78,75 kg / m2.
où : avec t = 1 ; puisqu'aucune chaleur n'est dégagée par le toit p.10.10.
avec in = 1; clause 10.9.
μ \u003d 1,25 0,5 \u003d 0,625, puisque le toit est à pignon avec un angle d'inclinaison vers l'horizon de 30º à 60º (option 2); est accepté conformément au schéma G1 de l'annexe G,
Sg = 180 kg/m2 ; puisque Ekaterinbourg appartient à la région des neiges III (clause 10.2 et tableau 10.1).
Détermination de la charge de vent normative :
W \u003d W m + W p \u003d 14,95 kg / m2.
où : W p = 0, puisque le bâtiment est de faible hauteur.
W m \u003d W 0 k (z c) s \u003d 23 0,65 1 \u003d 14,95 kg / m2.
où: W 0 \u003d 23 kg / m2, puisque Ekaterinbourg appartient à la région des vents I; conformément à la clause 11.1.4, aux tableaux 11.1 et à l'annexe G.
k(z в) = 0,65, puisque la condition de la clause 11.1.5 h≤d est remplie (h = 10 m - hauteur de la maison, d = 11 m - largeur du toit) → z в = h=10 m et type de construction site A (aire ouverte); le coefficient est adopté selon le tableau 11.2.
Détermination de la charge normative et de conception sur un chevron :
normes q \u003d 112,4 kg / m2 (0,3 m + 0,3 m) \u003d 67,44 kg / m.
q calc = 152,4 kg/m2 (0,3 m + 0,3 m) = 91,44 kg/m.
Détermination de la charge normative et de conception sur une planche de la caisse :
normes q \u003d 112,4 kg / m2 (0,1 m + 0,1 m) \u003d 22,48 kg / m.
q calc = 152,4 kg/m2 (0,1 m + 0,1 m) = 30,48 kg/m.
1.
2.
3.
4.
Diverses forces agissent sur la structure du toit. Le calcul de la charge sur le toit inclut des influences telles que: le poids du matériau de toiture, les chevrons et les lattes, l'isolation, la doublure de tapis, la charge de neige et de vent. Considérons chacune de ces charges séparément.
Calcul du chevron
Si vous construisez vous-même une maison et que vous n'avez pas suffisamment de connaissances dans le domaine de l'ingénierie et de l'architecture, le calcul de la charge du toit peut être commandé auprès d'un organisme spécialisé ou d'un concepteur privé. Si le bâtiment n'est pas si exigeant sur les calculs techniques, tout peut être fait par lui-même.
L'impact de la force du vent
La charge de neige peut détruire le toit, mais la charge de vent peut également arracher le revêtement. Plus l'angle des pentes du toit est grand, plus la charge de vent sur la structure est importante. Plus l'angle est petit, plus la force de levage sera forte, ce qui aura tendance à arracher le toit. C'est pourquoi le calcul de la superficie d'un toit à pignon est si important. Tout d'abord, déterminez la longueur de la jambe du chevron. Ici, la connaissance du cours de géométrie de l'école est utile, car le chevron constitue un triangle rectangle avec des murs adjacents. Ainsi, en calculant la longueur de l'hypoténuse, vous pouvez déterminer l'indicateur requis.
Il est un peu plus difficile de calculer la section transversale des chevrons et la distance entre eux. Pour ce faire, nous allons calculer la charge de vent sur le toit selon la formule : Wp = W * k * C. W - pression du vent, tirée des tables SNiP. k est un coefficient dépendant de la hauteur du bâtiment, il est également indiqué dans le document normatif cité ci-dessus. C est le coefficient aérodynamique utilisé pour calculer la portance sous le vent et au vent.
Le coefficient C peut être positif ou négatif. Le premier cas se produit si le vent appuie sur la surface des pentes, c'est vrai pour les grands angles. Le deuxième cas se produit sur les toits en pente, lorsque le vent "coule" le long des pentes. Pour contrecarrer ces forces, en fonction du pas des chevrons, des « collerettes » sont installées dans les murs de la maison. Ce sont des épingles métalliques auxquelles les jambes du chevron sont attachées avec du fil. Dans les régions venteuses, chaque chevron est attaché, dans des conditions normales, cela se fait à travers un faisceau, ayant été préalablement complété selon les données disponibles.
Calcul de la poutre de plancher, regardez la vidéo:
Charge de poids du toit
Le poids du matériau de toiture lui-même a un impact sérieux sur les caractéristiques du système de fermes. Dans le même temps, différents matériaux peuvent varier considérablement dans leur poids. Plus le toit pèse, plus l'angle d'inclinaison des pentes doit être grand. Vous devez également savoir calculer les mètres carrés du toit, car plus sa superficie est grande, plus elle dépendra de l'influence des charges externes.
La force de pression du toit sur les chevrons peut être calculée, connaissant les caractéristiques du matériau. Ils sont souvent spécifiés dans les données techniques ou les instructions du fabricant. Selon le type de matériau de toiture, une certaine version de la caisse est sélectionnée. Ainsi, pour le créer, une plaque OSB, du contreplaqué ou un panneau tranchant est utilisé. Le poids moyen de ces matériaux peut être obtenu à partir des tableaux normatifs ou des données techniques du fabricant. Par exemple, des barres d'une section de 4 * 6 ou 6 * 6 cm sont utilisées sous un toit en ardoise, tandis que des panneaux OSB ou du contreplaqué sont utilisés sous des bardeaux bitumineux.
Le calcul du carré du toit dépend de son type. très simple pour les toits en pente. Dans les structures plus complexes, le toit doit être divisé en formes élémentaires - rectangles et triangles, dont la surface est facilement déterminée (plus de détails: ""). Il est également important de prendre en compte les débords de toiture sur les corniches. La distance entre les chevrons est déterminée en fonction de l'épaisseur du matériau de toiture.
Non moins important est le calcul thermique du toit, sur la base duquel l'isolation et son épaisseur sont sélectionnées. Ces deux indicateurs affectent grandement le poids global de la structure du toit. De plus, cela inclut le poids de la vapeur et de l'imperméabilisation, ainsi que le revêtement intérieur du grenier. L'épaisseur de l'isolant est calculée par la formule: T \u003d R * L. Où R est la résistance thermique de la structure à isoler, L est la conductivité thermique de l'isolant sélectionné (sélectionné selon les normes SNiP II-3-79).
Supposons que le toit soit isolé avec de la laine de verre URSA M-20, la maison est située dans la région centrale. Ensuite, l'épaisseur de l'isolant sera de: T \u003d 4,7 * 0,038 \u003d 0,18 m \u003d 18 cm Dans ce cas, 4,7 est la résistance thermique tirée des normes SNiP et 0,038 est le coefficient de conductivité thermique, qui a été indiqué par le fabricant du matériau. Connaissant la densité de l'isolant (indiquée dans les données techniques) égale à 18-21 kg / m², vous pouvez calculer le poids du matériau.
De même, le poids de l'hydro et du pare-vapeur, ainsi que du matériau de finition, est calculé. Le calcul du chauffage du toit est également important, car il affecte l'épaisseur de l'isolation. De plus, le système de chauffage qui sera installé dans les combles ajoutera au poids de la structure du toit.
Afin de prendre en compte le poids de la structure de chevrons elle-même, vous devez dessiner son plan. Les valeurs moyennes pour les chevrons en couches et les pistes sont prises en compte - 5-10 kg / m², pour les chevrons suspendus - 10-15 kg / m². Pour obtenir une certaine marge de sécurité de la structure, les charges résultantes sont multipliées par un facteur de 1,1.
Afin de déterminer plus précisément les charges de poids sur le toit, il est nécessaire d'effectuer un calcul thermique du toit, dont un exemple peut être trouvé sur les pages de notre portail.
Lors de la construction du toit, l'une des solutions techniques importantes est le calcul de la charge de neige maximale, qui détermine la conception du système de fermes, l'épaisseur des éléments de la structure porteuse. Pour la Russie, la valeur standard de la charge de neige est trouvée selon une formule spéciale, en tenant compte de la zone où se trouve la maison et des normes du SNiP. Pour réduire la probabilité de conséquences du poids excessif de la masse de neige, lors de la conception du toit, il est impératif de calculer la valeur de charge. Une attention particulière est accordée à la nécessité d'installer des pare-neige qui empêchent la neige de tomber du débord de toit.
En plus de mettre une charge excessive sur le toit, la masse de neige, parfois, est la cause de fuites dans le toit. Ainsi, avec la formation d'une bande de glace, la libre circulation de l'eau devient impossible et la neige fondue tombera très probablement dans l'espace sous le toit. Les chutes de neige les plus importantes se produisent dans les régions montagneuses, où l'enneigement atteint plusieurs mètres de hauteur. Mais, les conséquences les plus négatives de la charge se produisent lors du dégel périodique, de la glace et du gel. Dans ce cas, des déformations des matériaux de toiture, un mauvais fonctionnement du système de drainage et un écoulement de neige semblable à une avalanche provenant du toit de la maison sont possibles.
Facteurs d'influence de la charge de neige
Lors du calcul de la charge des masses de neige sur un toit en pente, il convient de tenir compte du fait que jusqu'à 5% de la masse de neige s'évapore pendant la journée. A ce moment, il peut glisser, emporté par le vent, recouvert d'infusion. À la suite de ces transformations, les conséquences négatives suivantes surviennent:
Méthodes de nettoyage du toit de neige
Un moyen raisonnable de sortir de la situation est le nettoyage manuel. Mais, sur la base de la sécurité humaine, effectuer un tel travail est extrêmement dangereux. Pour cette raison, le calcul de la charge a un impact significatif sur la conception du toit, du système de fermes et des autres éléments du toit. On sait depuis longtemps que plus les pentes sont raides, moins la neige s'attardera sur le toit. Dans les régions à fortes précipitations en hiver, l'angle d'inclinaison du toit est de 45 ° à 60 °. Dans le même temps, le calcul montre qu'un grand nombre de jonctions et de connexions complexes fournit une charge inégale.
Les systèmes de chauffage par câble sont utilisés pour empêcher la formation de glaçons et de glace. L'élément chauffant est installé le long du périmètre du toit directement devant la gouttière. Pour contrôler le système de chauffage, un système de contrôle automatique est utilisé ou l'ensemble du processus est contrôlé manuellement.
Calcul de la masse de neige et de la charge selon SNiP
Lors de chutes de neige, la charge peut déformer les éléments de la structure porteuse de la maison, le système de fermes et les matériaux de toiture. Afin d'éviter cela, au stade de la conception, un calcul de conception est effectué en fonction de l'impact de la charge. En moyenne, la neige pèse environ 100 kg/m 3, et lorsqu'elle est mouillée, sa masse atteint 300 kg/m 3. Connaissant ces valeurs, il est assez facile de calculer la charge sur toute la surface, guidée uniquement par l'épaisseur de la couche de neige.
L'épaisseur de la couverture doit être mesurée dans une zone ouverte, après quoi cette valeur est multipliée par un facteur de sécurité de 1,5. Pour prendre en compte les caractéristiques régionales du terrain en Russie, une carte spéciale de charge de neige est utilisée. Sur sa base, les exigences de SNiP et d'autres règles sont construites. La charge totale de neige sur le toit est calculée à l'aide de la formule:
S=S cal. ×μ ;
S calc. - la valeur calculée du poids de la neige par 1 m 2 de surface horizontale de la terre ;
μ - coefficient de conception, tenant compte de la pente du toit.
Sur le territoire de la Russie, la valeur calculée du poids de la neige par 1 m 2 conformément au SNiP est prise sur une carte spéciale, qui est présentée ci-dessous.
SNiP stipule les valeurs suivantes du coefficient μ :
- avec une pente de toit inférieure à 25°, sa valeur est égale à un ;
- avec une pente de 25° à 60°, il a une valeur de 0,7 ;
- si la pente est supérieure à 60°, le facteur de conception n'est pas pris en compte dans le calcul de la charge.
Amis, U-ra, c'est arrivé et nous sommes heureux de vous présenter une calculatrice en ligne pour calculer les charges de neige et de vent, maintenant vous n'avez plus besoin de comprendre quoi que ce soit sur un morceau de papier ou dans votre esprit, vous venez d'indiquer vos paramètres et a immédiatement reçu la charge. De plus, la calculatrice peut calculer la profondeur de gel du sol si vous connaissez son type. Voici un lien vers le calculateur -> Calculateur en ligne des charges de neige et de vent. De plus, nous avons de nombreux autres calculateurs de construction, vous pouvez voir une liste de tous sur cette page :
Un exemple illustratif de calcul
Prenons le toit de la maison, qui est situé dans la région de Moscou et a une pente de 30°. Dans ce cas, SNiP stipule la procédure suivante pour le calcul de la charge:
- Selon la carte des régions de Russie, nous déterminons que la région de Moscou est située dans la 3ème région climatique, où la valeur standard de la charge de neige est de 180 kg / m 2.
- Selon la formule de SNiP, nous déterminons la charge totale: 180 × 0,7 = 126 kg / m 2.
- Connaissant la charge de la masse de neige, nous calculons le système de fermes, qui est sélectionné en fonction des charges maximales.
Installation de pare-neige
Si le calcul est effectué correctement, la neige de la surface du toit ne peut pas être enlevée. Et pour lutter contre son glissement depuis l'avant-toit, des pare-neige sont utilisés. Ils sont très faciles à utiliser et éliminent le besoin de déneiger le toit de la maison. Dans la version standard, on utilise des structures tubulaires capables de fonctionner si la charge de neige standard ne dépasse pas 180 kg / m 2. Avec un poids plus dense, l'installation de pare-neige sur plusieurs rangées est utilisée. SNiP stipule l'utilisation d'arrêtoirs à neige :
- avec une pente de 5% ou plus avec un drain externe;
- les pare-neige sont installés à une distance de 0,6 à 1,0 mètre du bord du toit;
- lors de l'utilisation d'arrêtoirs à neige tubulaires, un revêtement de toit continu doit être prévu sous ceux-ci.
De plus, SNiP décrit les structures principales et les dimensions géométriques des pare-neige, leurs emplacements d'installation et le principe de fonctionnement.
toits plats
La quantité maximale de neige s'accumule sur une surface horizontale plane. Le calcul des charges dans ce cas doit fournir la marge de sécurité nécessaire pour la structure de support. Les toits horizontaux plats ne sont pratiquement pas construits dans les régions de Russie avec une grande quantité de précipitations. La neige peut s'accumuler à leur surface et créer une charge excessivement importante, qui n'a pas été prise en compte dans le calcul. Lors de l'organisation d'un système de drainage à partir d'une surface horizontale, ils ont recours à l'installation de chauffage, ce qui garantit que l'eau s'écoule du toit.
La pente vers l'entonnoir de vidange doit être d'au moins 2°, ce qui permettra de récupérer l'eau de toute la toiture.
Lors de la construction d'un auvent pour un belvédère, le stationnement d'une voiture, une maison de campagne, une attention particulière est portée au calcul de la charge. La verrière dans la plupart des cas a une conception budgétaire, qui ne prévoit pas l'influence de charges importantes. Afin d'augmenter la fiabilité du fonctionnement de la verrière, une caisse continue, des chevrons renforcés et d'autres éléments structurels sont utilisés. En utilisant les résultats du calcul, il est possible d'obtenir une valeur connue de la charge et d'utiliser des matériaux de la rigidité requise pour la construction de la verrière.
Le calcul des charges principales permet d'aborder de manière optimale la question du choix de la conception du système de fermes. Cela assurera une longue durée de vie de la toiture, augmentera sa fiabilité et sa sécurité de fonctionnement. L'installation de pare-neige près de l'avant-toit permet de protéger les personnes contre le glissement de masses de neige dangereuses. De plus, aucun nettoyage manuel n'est nécessaire. Une approche intégrée de la conception du toit comprend également la possibilité d'installer un système de chauffage par câble qui assurera un fonctionnement stable du système de gouttière par tous les temps.
Lors du calcul de la fondation
Tout d'abord, la charge de neige est prise en compte lors du calcul du poids maximum de toute la maison. Et la masse de la maison, à son tour, est nécessaire pour calculer correctement les fondations de la maison.
Naturellement, la charge de neige n'affecte pas directement la fondation, mais est transmise à travers les murs de la maison, mais il est impossible de ne pas en tenir compte lors du calcul de la fondation, en particulier sur les sols mous.
Lors du calcul du toit lui-même
La charge de neige affecte le toit de la manière la plus directe, et si elle est répartie plus ou moins uniformément sur la fondation, il est difficile de deviner où il y aura plus de neige sur le toit et où il y aura moins de neige, car cela dépend de la direction du vent, de l'inclinaison des pentes et de bien d'autres facteurs.
Par conséquent, lors du calcul du toit, la charge de neige doit être prise en compte comme impact principal.
Comment calculer correctement la charge de neige sur le toit
Pour un calcul complet, nous devrons calculer la surface du toit d'une maison privée. Comment cela se fait - je l'ai décrit en détail dans les articles précédents, nous ne nous y attarderons donc pas.
Ainsi, la formule de calcul de la charge de neige Q sur le toit est la suivante :
Q=G*s, où
g- le poids de l'enneigement sur un toit plat, qui est tiré du tableau (kg/m2)
s- facteur de correction en fonction de la pente du toit
Le facteur de correction s, comme déjà mentionné, dépend de la pente du toit :
- pente inférieure à 25 degrés s pris égal à 1
- pente 25 - 60 degrés - s sera égal 0,7
- une pente de plus de 60 degrés - la charge de neige n'est pas du tout prise en compte, car la neige ne s'attardera pratiquement pas sur un tel toit
Mais que faire de G ?
Le poids de l'enneigement sur un toit plat peut être trouvé à l'aide du tableau et de la carte de la zone d'enneigement en Russie :
Comme le montre le tableau, la masse de neige sur le toit, en particulier dans les régions enneigées de Russie, peut dépasser le poids du toit lui-même, de sorte que la charge de neige en hiver ne peut être ignorée.
Un exemple réel de calcul de la charge de neige sur le toit
Calculons la charge de neige en utilisant l'exemple de ma maison. Nous déterminons le poids maximum de neige par mètre carré, et calculons également la masse totale de neige sur le toit en hiver, pour calculer la charge sur la fondation.
Donc, ma maison est située dans la zone RF n ° 3, nous prenons donc Q égal à 180kg/m2 .
La pente du toit de la maison est d'environ 40 degrés, il est donc nécessaire 180 * 0,7 \u003d 126 kg / m 2 .
Ainsi, la charge de neige maximale possible sur le toit de ma maison est 126kg/m2 .
Pour calculer la fondation, nous avons besoin de toute la masse de neige sur le toit, et pour cela, nous devons d'abord calculer la superficie du toit de la maison. Dans mon cas, la surface du toit est d'environ 150 mètres carrés.
M = 126 * 150 = 18 900 kg
Ainsi, la neige ajoute encore 19 tonnes à la masse totale de la maison. Et comment une telle masse peut-elle être ignorée ?
ATTENTION! Lors du calcul en construction, il est toujours nécessaire de prendre une marge de sécurité, il est donc conseillé de multiplier les valeurs obtenues par 1,2.
La résistance et la durabilité des structures de toit sont considérablement affectées par la neige, le vent, la pluie, les changements de température et d'autres facteurs physiques et mécaniques affectant le bâtiment.
Le calcul des structures porteuses des bâtiments et des structures est effectué selon la méthode des états limites, dans laquelle les structures perdent leur capacité à résister aux influences extérieures, ou reçoivent des déformations inacceptables ou des dommages locaux.
Il peut y avoir deux états limites, selon lesquels les structures portantes du toit sont calculées :
- Le premier état limite est atteint dans le cas où la capacité portante (résistance, stabilité, endurance) est épuisée dans la structure du bâtiment, et simplement, la structure est détruite. Le calcul des structures porteuses est effectué pour les charges maximales possibles. Cette condition s'écrit par les formules : σ ≤ R ou τ ≤ R, signifiant que les contraintes se développant dans la structure lors de l'application de la charge ne doivent pas dépasser le maximum admissible ;
- Le deuxième état limite est caractérisé par le développement de déformations excessives dues à des charges statiques ou dynamiques. Des déviations inacceptables se produisent dans la structure, les joints des joints s'ouvrent. Cependant, en général, la structure n'est pas détruite, mais son fonctionnement ultérieur sans réparation est impossible. Cette condition s'écrit par la formule : f ≤ f norm, ce qui signifie que la flèche qui apparaît dans la structure lorsqu'une charge est appliquée ne doit pas dépasser le maximum admissible. La flèche de poutre normalisée pour tous les éléments de toiture (chevrons, poutres et lattes) est de L/200 (1/200 de la longueur de la portée de poutre vérifiée L), voir Fig.
Le calcul du système de fermes des toits en pente est effectué pour les deux états limites. Le but du calcul: empêcher la destruction des structures ou leur déviation au-dessus de la limite autorisée. Pour les charges de neige agissant sur le toit, le cadre porteur du toit est calculé selon le premier groupe d'états - pour le poids estimé de la couverture de neige S. Cette valeur est communément appelée charge de conception, elle peut être notée course S . Pour le calcul du deuxième groupe d'états limites : le poids de la neige est pris en compte en fonction de la charge standard - cette valeur peut être désignée par la norme S. . La charge de neige normative diffère de celle calculée par le facteur de fiabilité γ f = 1,4. C'est-à-dire que la charge de conception devrait être 1,4 fois supérieure à la norme :
Courses S = γ f × norme S. \u003d Norme 1,4 × S.
La charge exacte du poids de la couverture de neige nécessaire pour calculer la capacité portante des systèmes de fermes sur un chantier de construction particulier doit être clarifiée auprès des organisations de construction du district ou établie à l'aide des cartes du SP 20.13330.2016 "Charges et impacts" jointes à ce code de règles.
Sur la fig. 3 et le tableau 1 montrent les charges du poids de la couverture de neige pour le calcul pour les premier et deuxième groupes d'états limites.
Tableau 1
riz. 3. Zonage du territoire de la Fédération de Russie en fonction du poids de la couverture neigeuseInfluence sur la charge de neige de l'angle d'inclinaison du toit, des noues et des lucarnes
Selon la pente du toit et la direction des vents dominants, il peut y avoir beaucoup moins de neige sur le toit et, curieusement, plus que sur une surface plane. Lorsque des phénomènes tels qu'une tempête de neige ou une tempête de neige se produisent dans l'atmosphère, les flocons de neige ramassés par le vent sont transférés du côté sous le vent. Après avoir franchi l'obstacle en forme de faîte de toit, la vitesse de déplacement des flux d'air inférieurs diminue par rapport aux flux supérieurs et les flocons de neige se déposent sur le toit. En conséquence, d'un côté du toit, il y a moins que la norme et de l'autre, il y en a plus (Fig. 4).
riz. 4. La formation de "sacs" de neige sur les toits avec des pentes de pentes de 15 à 40 ° La diminution et l'augmentation des charges de neige, en fonction de la direction du vent et de l'angle d'inclinaison des pentes, sont modifiées par le coefficient µ, qui tient compte du passage du poids de la couverture de neige au sol à la neige charge sur le toit. Par exemple, sur les toits à pignon avec un angle d'inclinaison supérieur à 15° et inférieur à 40°, 75 % de la quantité de neige qui se trouve sur la surface plane de la terre se trouvera du côté au vent et 125 % du côté sous le vent ( figure 5).
riz. 5. Schémas des charges de neige standard et coefficients µ (la valeur des coefficients µ prenant en compte une géométrie plus complexe des toits est donnée dans SNiP 2.01.07-85) Une épaisse couche de neige qui s'accumule sur le toit et dépasse l'épaisseur moyenne s'appelle un sac à neige. Ils s'accumulent dans les vallées - endroits où deux toits se croisent et dans des endroits avec des lucarnes proches. Dans tous les endroits où il y a une forte probabilité de "sac" de neige, des jambes de chevrons appariées sont placées et une caisse continue est réalisée. Ici aussi, ils fabriquent un substrat de sous-toiture, le plus souvent en acier galvanisé, quel que soit le matériau de la toiture principale.
Le «sac» de neige formé du côté sous le vent glisse progressivement et appuie sur le surplomb du toit, essayant de le casser, par conséquent, le surplomb du toit ne doit pas dépasser les dimensions recommandées par le fabricant de la toiture. Par exemple, pour une toiture en ardoise classique, elle est prise égale à 10 cm.
La direction du vent dominant est déterminée par la rose des vents pour la région de construction donnée. Ainsi, après le calcul, des chevrons simples seront installés du côté au vent et des chevrons jumelés du côté sous le vent. Si les données sur la rose des vents ne sont pas disponibles, il est nécessaire de considérer les modèles de charges de neige uniformément réparties et inégalement réparties dans leurs combinaisons les plus défavorables.
Avec une augmentation de l'angle d'inclinaison des pentes, il y a moins de neige sur le toit, il glisse sous son propre poids. À des angles d'inclinaison égaux ou supérieurs à 60 °, il ne reste plus du tout de neige sur le toit. Le coefficient µ dans ce cas est égal à zéro. Pour les valeurs intermédiaires des angles de pente, µ est trouvé par interpolation directe (moyenne). Ainsi, par exemple, pour des pentes avec un angle d'inclinaison de 40 °, le coefficient µ sera égal à 0,66, pour 45 ° - 0,5 et pour 50 ° - 0,33.
Ainsi, le requis pour la sélection de la section des chevrons et l'étape de leur installation, les charges calculées et standard du poids de la neige, en tenant compte des angles d'inclinaison des pentes (Q µ.ras et Q µ .nor), doit être multiplié par le coefficient µ :
S µ.ras = S ras ×µ
S
µ.nor = S ni ×µ .
Effet du vent sur la charge de neige
Sur les toits plats avec des pentes allant jusqu'à 12% (jusqu'à environ 7°), conçus sur des types de terrain A ou B, un déneigement partiel du toit a lieu. Dans ce cas, la valeur calculée de la charge à partir du poids de la neige doit être réduite en appliquant le coefficient c e, mais pas moins que c e= 0,5. Coefficient c e calculé par la formule :
c e \u003d (1,2-0,4√k) × (0,8 + 0,002 lc),
où lc- taille estimée prise selon la formule l c \u003d 2b - b 2 /l, mais pas plus de 100 m; k- pris selon le tableau 3 pour les types de terrains A ou B ; b et je- les plus petites dimensions de la largeur et de la longueur du revêtement dans le plan.
Sur les immeubles dont les toits ont une pente de 12 à 20 % (environ 7 à 12°) situés sur des terrains de type A ou B, la valeur du coefficient c e= 0,85. Facteur de réduction de la charge de neige c e= 0,85 ne s'applique pas :
- sur les toits des bâtiments dans les zones où la température moyenne mensuelle de l'air en janvier est supérieure à -5°C, car la glace formée périodiquement empêche la neige d'être emportée par le vent (Fig. 6) ;
- aux différences de hauteur des bâtiments et des parapets (détails dans SP 20.13330.2016), car les parapets et les toits à plusieurs niveaux adjacents empêchent la neige de s'envoler.
riz. 6. Zonage du territoire de la Fédération de Russie en fonction de la température mensuelle moyenne de l'air, °С, en janvier Dans tous les autres cas, pour les toits en pente, le coefficient c e= 1. Les formules pour déterminer la conception et la charge standard à partir du poids de la neige, en tenant compte de la dérive du vent de la neige, ressembleront à ceci:
S s.ras. = course S. × c e- pour le premier état limite ;
S
s.nor. = norme S. × c e- pour le deuxième état limite
Influence du régime de température du bâtiment sur la charge de neige
Dans les bâtiments à dissipation thermique accrue (avec un coefficient de transfert de chaleur supérieur à 1 W/(m²×°C)), la charge de neige est réduite en raison de la fonte des neiges. Lors de la détermination des charges de neige pour les revêtements non isolés des bâtiments avec des émissions de chaleur accrues conduisant à la fonte des neiges, avec des pentes de toit de plus de 3 % et garantissant une élimination correcte de l'eau de fonte, un coefficient thermique doit être saisi c t= 0,8. Dans d'autres cas c t = 1,0.
Formules pour déterminer la conception et la charge standard à partir du poids de la neige, en tenant compte du coefficient thermique:
S t.rac. = course S. × c t- pour le premier état limite ;
S
t.nor. = norme S. × c t- pour le deuxième état limite
Détermination de la charge de neige en tenant compte de tous les facteurs
La charge de neige est déterminée par le produit de la charge standard et de conception tirée de la carte (Fig. 3) et du tableau 1 et de tous les coefficients d'influence :
course de neige S = course S. ×µ × c e× c t- pour le premier état limite (calcul de résistance) ;
S neige. = norme S. ×µ × c e× c t- pour le deuxième état limite (calcul pour la flèche)
