Розрахунок покрівлі з навантаження. Правильний розрахунок кроквяної системи даху. Ознайомлення з алгоритмом обчислення

Ви самі збираєтеся проектувати та будувати будинок? Тоді Вам без процедури збору навантажень на покрівлю (або іншими словами, на конструкції даху, що несуть) не обійтися. Адже тільки знаючи навантаження, які діятимуть на покрівлю, можна визначити мінімальну товщинузалізобетонної плити покриття, розрахувати крок і переріз дерев'яних або металевих крокв, а також решетування.

Цей захід регламентується БНіПом 2.01.07-85* (СП 20.13330.2011) "Актуалізована редакція".

Збір навантажень на покрівлю проводиться у такому порядку:

1. Визначення власної ваги конструкцій даху.

Сюди, наприклад, для дерев'яного дахувходять вага покриття (металочерепиця, профнастил, ондулін і т.д.), вага обрешітки і крокв, а також маса теплоізоляційного матеріалу, якщо передбачається тепле горищечи мансарда.

Для того, щоб визначити вагу матеріалів, потрібно знати їх щільність, яку можна знайти.

2. Визначення снігового (тимчасового) навантаження.

Росія знаходиться у таких широтах, де взимку неминуче випадає сніг. І цей сніг необхідно враховувати при конструюванні даху, якщо, звичайно, Ви не хочете ліпити сніговиків у вітальні і спати на свіжому повітрі.

Нормативне значення снігового навантаженняможна визначити за формулою 10.1:

S 0 = 0,7с t μS g ,

де: з - знижувальний коефіцієнт, який враховує знесення снігу з даху під дією вітру або інших факторів; приймається він відповідно до пунктів 10.5-10.9. У приватному будівництві він зазвичай дорівнює 1, тому що ухил даху будинку там найчастіше становить понад 20%. (Наприклад, якщо проекція даху становить 5м, а його висота - 3м, ухил дорівнюватиме 3/5*100=60%. У тому випадку, якщо у вас, наприклад, над гаражем або ганком передбачається односхилий дахз ухилом від 12 до 20%, то з =0,85.

з t - термічний коефіцієнт, що враховує можливість танення снігу від надлишкового тепла, що виділяється через покрівлю, що не утеплює. Приймається він відповідно до пункту 10.10. У приватному будівництві він дорівнює 1, тому що практично не знайдеться людини, яка на не утепленому горищі поставить батареї.

μ - коефіцієнт, що приймається відповідно до пункту 10.4 та додатку Г залежно від виду та кута нахилу покрівлі. Він дозволяє перейти від ваги снігового покриву землі до снігового навантаження на покриття. Наприклад, для наступних кутів нахилу односхилим і двосхилий покрівлікоефіцієнт μ має значення:

- α≤30° → μ=1;

- α≤45° → μ=0,5;

- α≤60° → μ=0.

Інші значення визначаються методом інтерполяції.

Примітка:коефіцієнт μ може мати значення менше 1 тільки у тому випадку, якщо на даху немає конструкцій, що затримують сніг.

S g – вага снігу на 1 м2 горизонтальній поверхні; приймається залежно від снігового району РФ (додаток Ж і даним таблиці 10.1). Наприклад, місто Нижній Новгородперебуває у IV сніговому районі, отже, S g = 240 кг/м2.

3. Визначення вітрового навантаження.

Розрахунок нормативного значення вітрового навантаження провадиться відповідно до розділу 11.1. Теорію тут розписувати не буду, тому що весь процес описаний у СНіП.

Примітка:Нижче Ви знайдете 2 приклади, де детально розписано цю процедуру.

4. Визначення експлуатаційного (тимчасового) навантаження.

У тому випадку, якщо Ви захочете використовувати дах як місце для відпочинку, Вам необхідно буде врахувати навантаження 150 кг/м2 (відповідно до таблиці 8.3 та рядка 9 ).

Це навантаження враховується без снігової, тобто. у розрахунку вважається або та, або інша. Тому з погляду економії часу у розрахунку доцільно використовувати велику (найчастіше це снігова).

5. Перехід від нормативного до розрахункового навантаження.

Цей перехід здійснюється за допомогою коефіцієнтів надійності. Для снігового та вітрового навантажень він дорівнює 1,4. Тому, щоб перейти, наприклад, від нормативної снігового навантаження до розрахункової необхідно S 0 помножити на 1,4.

Що стосується навантажень від власної ваги конструкцій даху та її покриття, то тут коефіцієнт надійності приймається за таблицею 7.1 та пунктом 8.2.2.

Так, відповідно до цього пункту коефіцієнт надійності для тимчасово розподілених навантаженьприймається:

1,3 – при нормативному навантаженні менше 200 кг/м2;

1,2 - при нормативному навантаженні 200 кг/м2 та більше.

6. Підсумовування.

Останнім етапом проводиться складання всіх нормативних та розрахункових значень за всіма навантаженнями з метою отримання загальних, які будуть використовуватись у розрахунках.

Примітка:Якщо Ви припускаєте, що по засніженій покрівлі хтось лазитиме, то до перерахованих навантажень для надійності Ви можете додати тимчасове навантаження від людини. Наприклад, вона може дорівнювати 70 кг/м2.

Для того, щоб дізнатися навантаження на крокви або необхідно перетворити кг/м2 кг/м. Це здійснюється шляхом множення розрахункового значення нормативного чи розрахункового навантаження на напівпроліт із кожної сторони. Аналогічно збирається навантаження на дошки решетування.

Наприклад, крокви лежать з кроком 500 мм, а решетування - з кроком 300 мм. Загальне розрахункове навантаження на покрівлю становить 200 кг/м2. Тоді навантаження на крокви дорівнюватиме 200*(0,25+0,25) = 100 кг/м, а на дошки обрешітки - 200*(0,15+0,15) = 60 кг/м (див. малюнок).

Тепер для наочності розглянемо два приклади збору навантажень на покрівлю.

Приклад 1. Збирання навантажень на односхилий монолітну залізобетонну покрівлю.

Вихідні дані.

Район будівництва – м. Нижній Новгород.

Конструкція даху - односхилий.

Кут нахилу покрівлі - 3,43 ° або 6% (0,3 м - висота даху; 5 м - довжина схилу).

Розміри будинку – 10х9 м.

Висота будинку – 8 м.

Тип місцевості - котеджне селище.

Склад покрівлі:

1. Монолітна залізобетонна плита– 100 мм.

2. Цементно-піщана стяжка– 30 мм.

3. Пароізоляція.

4. Утеплювач – 100 мм.

5. Нижній шар гідроізоляційного килима.

6. Верхній шарнаплавлюваного гідроізоляційного килима.

Збір навантажень.

Вид навантаження	норм.	Коеф.	Розрах.
Постійні навантаження: Монолітна з/б плита (ρ=2500 кг/м3) завтовшки 100 мм Цементно-піщана стяжка (ρ=1800 кг/м3) завтовшки 30 мм Пінополістирол (ρ=35 кг/м3) завтовшки 100 мм Тимчасові навантаження:	250 кг/м2 3,5 кг/м2		275 кг/м2 70,2 кг/м2 4,6 кг/м2
РАЗОМ	489,1 кг/м2		604 кг/м2

S 0 = 0,7с t з μS g = 0,7 · 1 · 1 · 1 · 240 = 168 кг/м2.

де: з t = 1, тому що покрівля у нас утеплена, а отже, через неї не виділяється такої кількості тепла, яка могла б призводити до танення снігу на даху; термічний коефіцієнт приймається відповідно до п.10.10.

з в = 1; коефіцієнт зносу снігу приймається за п.10.9.

μ = 1, так як покрівля односхилий з ухилом менше 30º; приймається відповідно до схеми Г1 додатка Г ,

Sg = 240 кг/м2; приймається відповідно до п.10.2 та таблицею 10.1, оскільки Нижній Новгород відноситься до IV снігового району.

W = W m + W p = 13,6 кг/м2.

W m = W 0 k (z в) с = 23 0,59 1 = 13,6 кг/м2.

де: W 0 = 23 кг/м2, оскільки р. Нижній Новгород належить I вітровому району; нормативне значення вітрового тиску приймається відповідно до пункту 11.1.4, таблиці 11.1 та додатку Ж

k(z в) = k 10 (z в /10) 2α = 0,59, оскільки виконується умова пункту 11.1.5 h≤d → z = h=8 м і тип місцевості будівництва В; коефіцієнти приймаються відповідно до п.11.1.6 таблиці 11,3, також коефіцієнт k(z в) можна визначити методом інтерполяції за таблицею 11.2.

с = 1, так як дах, що розраховується, володіє невеликою площею і розташована під кутом до горизонту, даним коефіцієнтом нехтуємо; приймається відповідно до пункту 11.1.7 та додаток Д .

Приклад 2. Збір навантажень на двосхилий дерев'яну покрівлю (збір навантажень на крокви та решетування).

Вихідні дані.

Район будівництва – м. Єкатеринбург.

Конструкція даху - двосхилий кроквяна з решетуванням під металочерепицю.

Кут нахилу покрівлі – 45° або 100% (5 м – висота даху, 5 м – довжина проекції одного ската).

Розміри будинку – 8х6 м.

Ширина даху – 11 м.

Висота будинку – 10 м.

Тип місцевості – поле.

Крок крокв – 600 мм.

Крок обрешітки - 200 мм.

Конструкцій, які затримують сніг на даху, не передбачено.

Склад покрівлі:

1. Обшивка з дощок (сосна) – 12х100 мм.

2. Пароізоляція.

3. Крокви (сосна) - 50х150 мм.

4. Утеплювач (мінпліта) – 150 мм.

5. Гідроізоляція.

6. Обрешітка (сосна) - 25х100 мм

7. Металочерепиця – 0,5 мм.

Збір навантажень.

Визначимо навантаження, що діють на 1 м2 вантажної площі (кг/м2) покрівлі.

Вид навантаження	норм.	Коеф.	Розрах.
Постійні навантаження: Обшивка з дощок (сосна ρ=520 кг/м3) Крокви (сосна ρ=520 кг/м3) Утеплювач (мінпліта ρ=25 кг/м3) Обрешітка (сосна ρ=520 кг/м3) Металочерепиця (ρ=7850 кг/м3) Примітка: вага паро- та гідроізоляції не враховується у зв'язку з їх малою вагою. Тимчасові навантаження:
РАЗОМ	112,4 кг/м2		152,4 кг/м2

Вага крокв:

М ст = 1 · 0,05 · 0,15 · 520 = 3,9 кг - вага крокв, що припадає на 1 м2 площі покрівлі, так як у зв'язку з кроком 600 мм потрапляє лише одна крокви.

Вага решетування:

М ст = 1 · 0,025 · 0,1 · 520 · 1 / 0,2 = 6,5 кг - вага обрешітки, що припадає на 1 м2 площі покрівлі, так як крок обрешітки становить 200 мм (попадає 5 дощок).

Визначення нормативного навантаження від снігу:

S 0 = 0,7с t з μS g = 0,7 · 1 · 1 · 0,625 · 180 = 78,75 кг/м2.

де: t = 1; оскільки через покрівлю виділення тепла немає п.10.10 .

з в = 1; п.10.9.

μ = 1,25·0,5 = 0,625, так як покрівля двосхилий з кутом нахилу до горизонту від 30º до 60º (2 варіант); приймається відповідно до схеми Г1 додатка Г ,

Sg = 180 кг/м2; так як Єкатеринбург відноситься до III снігового району (п.10.2 та таблиця 10.1).

Визначення нормативного навантаження від вітру:

W = W m + W p = 14,95 кг/м2.

де: W p = 0, тому що будівля невеликої висоти.

W m = W 0 k (z в) с = 23 0,65 1 = 14,95 кг/м2.

де: W 0 = 23 кг/м2, тому що р. Єкатеринбург відноситься до I вітрового району; за п.11.1.4, таблиці 11.1 та додатку Ж .

k(z в) = 0,65, оскільки виконується умова пункту 11.1.5 h≤d (h = 10 м – висота будинку, d = 11 м – ширина даху) → z в = h=10 м та тип місцевості будівництва А (відкрита місцевість); коефіцієнт прийнятий за таблицею 11.2.

Визначення нормативного та розрахункового навантаження на одну крокви:

q норм = 112,4 кг/м2 · (0,3 м + 0,3 м) = 67,44 кг/м.

q розрахунок = 152,4 кг/м2 · (0,3 м + 0,3 м) = 91,44 кг/м.

Визначення нормативного та розрахункового навантаження на одну дошку обрешітки:

q норм = 112,4 кг/м2 · (0,1 м + 0,1 м) = 22,48 кг/м.

q розрахунок = 152,4 кг/м2 · (0,1 м + 0,1 м) = 30,48 кг/м.

1.
2.
3.
4.

На конструкцію даху діють різні сили. Розрахунок навантаження на покрівлю включає такі впливи як: вага покрівельного матеріалу, крокв і решетування, утеплювача, підкладкового килима, навантаження снігу і вітру. Розглянемо окремо кожну з цих навантажень.

Розрахунок крокв

Якщо ви будуєте будинок самостійно, і у вас немає достатніх знань в галузі інженерії та архітектури, то розрахунок навантаження на дах можна замовити у спеціалізованій організації або у приватного проектувальника. Якщо ж споруда менш вимоглива до технічних розрахунків, всі можна зробити своїми власними силами.

Вплив сили вітру

Снігове навантаження може зруйнувати дах, а вітрова також може зірвати покриття. Чим більшим є кут скатів покрівлі, тим більше навантаження вітру на конструкцію. Чим меншим буде кут, тим сильнішою буде підйомна сила, що прагне зірвати дах. Саме тому так важливий розрахунок площі двосхилим даху. Для початку визначають довжину кроквяної ноги. Тут знадобиться знання шкільного курсу геометрії, оскільки крокви складають із прилеглими стінами. прямокутний трикутникТому розрахувавши довжину гіпотенузи можна визначити необхідний показник.

Трохи складніше порахувати перетин крокви та відстань між ними. І тому проведемо розрахунок вітрового навантаження на покрівлю за такою формулою: Wр= W*k*C. W - вітровий тиск, що береться з таблиць СНіП. k - коефіцієнт, що залежить від висоти будівлі, він також вказується у згаданому вище нормативному документі. С - аеродинамічний коефіцієнт, що використовується для розрахунку підйомної сили з підвітряної та навітряної сторони.

Коефіцієнт може мати як позитивне, так і від'ємне значення. Перший випадок виникає, якщо вітер тисне на поверхню схилів, це справедливо для великих кутів. Другий випадок виникає на пологих дахах, коли вітер стікає по скатах. Для протидії цим силам, залежно від кроку крокв, до стін будинку встановлюють так звані «йоржі». Це металеві штирі, до яких дротом прив'язуються кроквяні ноги. У вітряних регіонах прив'язують кожну крокву, за нормальних умов це роблять через одну балку, попередньо виконавши за наявними даними.

Розрахунок балки перекриття, дивіться на відео:

Навантаження ваги покрівлі

Серйозний вплив на характеристики кроквяної системинадає вагу самого покрівельного матеріалу. При цьому різні матеріалиможуть значно відрізнятися за своєю вагою. Чим більше важить покрівля, тим більше має бути кут нахилу скатів. Також необхідно знати, як порахувати квадратні метридаху, оскільки чим її площа більша, тим сильніше вона залежатиме від впливу зовнішніх навантажень.

Силу тиску даху на крокви можна вважати, знаючи характеристика матеріалу. Вони часто вказуються у технічних даних або інструкції від виробника. Залежно від типу покрівельного матеріалу вибирається певний варіант обрешітки. Так, для її створення використовується OSB плита, фанера або обрізна дошка. Середню вагу цих матеріалів можна дізнатися з нормативних таблиць або технічних даних від виробника. Наприклад, під покрівлю з шиферу використовують бруски перетином 4*6 або 6*6 см, тоді як під бітумні гонти - плити OSBабо фанеру.

Розрахунок квадратури даху залежить від її типу. дуже просто для односхилих покрівель. У більш складних конструкціяхслід розбити дах на елементарні фігури - прямокутники та трикутники, площа яких легко визначається (детальніше: ). Також важливо врахувати звиси покрівлі на карнизах. Відстань між кроквами визначається з товщини покрівельного матеріалу.

Не менше значення має і теплотехнічний розрахунок покрівлі, на підставі якого підбирається утеплювач та його товщина. Ці два показники значною мірою впливають на Загальна вагаконструкції даху. Крім того, сюди входить і вага паро- і гідроізоляції, а також внутрішньої обшивки мансардного приміщення. Товщина утеплювача розраховується за такою формулою: Т=R*L. Де R - тепловий опірконструкції, що утеплюватиметься, L - коефіцієнт теплопровідності обраного утеплювача (вибирається за нормативами СНиП II-3-79).

Припустимо, що дах утеплюється скловатою URSA М-20, будинок розташований в центральному регіоні. Тоді товщина утеплювача становитиме: Т=4,7*0,038 = 0,18 м = 18 см. У цьому випадку 4,7 - тепловий опір, взятий із нормативів СНіП, а 0,038 - коефіцієнт теплопровідності, який був вказаний виробником матеріалу. Знаючи густину утеплювача (вказується в тех. даних) рівну 18-21 кг/м.кв, можна порахувати вагу матеріалу.

Аналогічним чином розраховується вага гідро- та пароізоляції, а також оздоблювального матеріалу. Важливим є також і розрахунок обігріву покрівлі, оскільки він впливає на товщину утеплювача. Також система обігріву, яка буде встановлена ​​на горищі, додасться у вагу конструкції даху.

Для того, щоб врахувати вагу самої кроквяної конструкціїслід намалювати її план. У розрахунок приймаються середні значення для наслонних крокв і прогонів - 5-10 кг/м. висячих крокв- 10-15 кг/м. кв. Для отримання деякого запасу міцності конструкції отримані навантаження множаться на коефіцієнт 1,1.

З метою більш точного визначеннявагових навантажень на дах необхідно провести теплотехнічний розрахунок покрівлі, приклад якого можна знайти на сторінках нашого порталу.

При будівництві даху одним із важливих технічних рішеньє розрахунок максимального снігового навантаження, що визначає конструкцію кроквяної системи, товщину елементів несучої конструкції. Для Росії нормативне значення снігового навантаження знаходиться за спеціальною формулою з урахуванням району місцезнаходження будинку та норм СНіП. Для зниження ймовірності наслідків від надмірної ваги снігової маси при проектуванні покрівлі обов'язково виконують розрахунок значення навантаження. Особлива увага приділяється необхідності встановлення снігозатримувачів, що перешкоджають сходження снігу зі звису даху.

Окрім надання надмірного навантаження на дах, снігова маса іноді є причиною протікань у покрівлі. Так, при утворенні смуги криги, вільний стік води стає неможливим і талий сніг найімовірніше потрапить у підпокрівельний простір. Найбільші снігопади припадають на частку гірських районів, де сніговий покрив сягає кількох метрів заввишки. Але, найбільш негативні наслідкивід навантаження відбуваються при періодичному відтаванні, льоду та промерзанні. При цьому можливі деформації покрівельних матеріалів, неправильна робота водостічної системита лавиноподібний потік снігу з даху будинку.

Фактори впливу снігового навантаження

При розрахунку навантаження від снігових мас на скатну покрівлюслід зважати на той факт, що до 5% маси снігу випаровується протягом доби. У цей час він може сповзати, здуватись вітром, покриватися настом. Внаслідок цих трансформацій виникають такі негативні наслідки:

Способи очищення даху від снігу

Доцільним виходом із ситуації є ручне очищення. Але, виходячи з безпеки людини, виконувати подібні роботи вкрай небезпечно. З цієї причини розрахунок навантаження значно впливає на конструкцію покрівлі, кроквяної системи та інших елементів даху. Давно відомо, що чим крутіше скати, тим менше снігу затримається на даху. У регіонах з великою кількістю опадів у зимовий періодроку кут нахилу покрівлі становить від 45 ° до 60 °. При цьому розрахунок показує, що велика кількістьпримикань та складних з'єднань забезпечує нерівномірне навантаження.

Для запобігання утворенню бурульок і льоду застосовують системи кабельного обігріву. Нагрівальний елемент встановлюють по периметру даху прямо перед ринвою. Для керування системою підігріву використовують автоматичну системууправління чи вручну контролюють весь процес.

Розрахунок маси снігу та навантаження по БНіП

При снігопаді навантаження може деформувати елементи несучої конструкції будинку, кроквяну систему, покрівельні матеріали. З метою запобігання цьому стадії проектування виконують розрахунок конструкції залежно від впливу навантаження. У середньому сніг важить близько 100кг/м 3 , а мокрому стані його маса досягає 300 кг/м 3 . Знаючи ці величини, досить просто можна розрахувати навантаження на всю площу, керуючись лише товщиною снігового шару.

Товщина покриву має вимірюватися на відкритій ділянці, Після чого це значення множать на коефіцієнт запасу - 1,5. Для обліку регіональних особливостей території Росії використовують спеціальну карту снігового навантаження. На її основі побудовано вимоги БНіП та інших правил. Повне снігове навантаження на дах розраховується за допомогою формули:

S = S розрах. ×μ;

S розрах. - Розрахункове значення ваги снігу на 1 м 2 горизонтальної поверхні землі;

μ – розрахунковий коефіцієнт, що враховує нахил покрівлі.

На території Росії розрахункове значення ваги снігу на 1м 2 відповідно до БНіП приймається за спеціальною картою, яка представлена ​​нижче.

СНиП обговорює такі значення коефіцієнта μ:

• при ухилі даху менш ніж 25° його значення дорівнює одиниці;
• при величині ухилу від 25 до 60 він має значення 0,7;
• якщо ухил складає більше 60 °, розрахунковий коефіцієнт не враховується при розрахунку навантаження.

Друзі, У-ра, відбулося і ми раді представити вам онлайн калькулятор для розрахунку снігового та вітрового навантаження, тепер вам не потрібно нічого прикидати на листочку або в умі, все просто вказав свої параметри і отримав відразу навантаження. Крім цього калькулятор вміє вважати глибину промерзання ґрунту, якщо вам відомий його тип. Ось посилання на калькулятор -> Онлайн Калькулятор снігового та вітрового навантаження . Крім цього, у нас з'явилося багато інших будівельних калькуляторівпереглянути список всіх ви можете на цій сторінці:

Наочний приклад розрахунку

Візьмемо покрівлю будинку, що у Московській області і має ухил 30°. У цьому випадку БНіП обумовлює наступний порядок провадження розрахунку навантаження:

1. По карті районів Росії визначаємо, що Московський регіон перебуває у 3-му кліматичному районі, де нормативне значення снігового навантаження становить 180 кг/м 2 .
2. За формулою із СНиП визначаємо повне навантаження: 180×0,7=126 кг/м 2 .
3. Знаючи навантаження від снігової маси, робимо розрахунок кроквяної системи, яка підбирається виходячи з максимальних навантажень.

Установка снігозатримувачів

Якщо розрахунок виконаний правильно, тоді сніг із поверхні даху можна не прибирати. А для боротьби з його сповзанням із карнизу використовують снігозатримувачі. Вони дуже зручні в експлуатації та звільняють від необхідності видалення снігу з покрівлі будинку. У стандартному варіантізастосовують трубчасті конструкції, які здатні працювати, якщо нормативне снігове навантаження не перевищує 180 кг/м2. При більш щільному вазі використовують установку снігозатримувачів кілька рядів. СНиП обговорює випадки використання снігозатримувачів:

• при ухилі 5% і більше із зовнішнім водостоком;
• снігозатримувачі встановлюють з відривом 0,6-1,0 метра від краю покрівлі;
• при експлуатації трубчастих снігозатримувачів під ними повинна передбачатися суцільна решітка даху.

Також СНиП описує основні конструкції та геометричні розміри снігозатримувачів, місця їх встановлення та принцип дії.

Плоскі покрівлі

На плоскій горизонтальній поверхні накопичується максимально можлива кількістьснігу. Розрахунок навантажень у разі повинен забезпечувати необхідний запас міцності несучої конструкції. Плоскі горизонтальні дахи практично не будують у районах Росії з великою кількістю атмосферних опадів. Сніг може накопичуватися на їх поверхні та створювати надмірно велике навантаження, яке не враховувалося при розрахунку. При організації водостічної системи з горизонтальної поверхні вдаються до встановлення підігріву, що забезпечує стікання води з даху.

Ухил убік водостічної вирвиповинен бути не менше 2 °, що дасть можливість збирати воду з усієї покрівлі.

При будівництві навісу для альтанки, стоянки автомобіля, дачного будиночка особливу увагуприділяють розрахунку навантаження. Навіс у більшості випадків має бюджетну конструкціюяка не передбачає впливу великих навантажень. З метою збільшення надійності експлуатації навісу використовують суцільне лачання, посилені крокви та інші конструктивні елементи. Використовуючи результати розрахунку можна отримати свідомо відоме значеннянавантаження та використовувати для будівництва навісу матеріали необхідної жорсткості.

Розрахунок основних навантажень дає можливість оптимально підійти до питання вибору конструкції кроквяної системи. Це забезпечить тривалу службу покрівельного покриття, підвищить його надійність та безпеку експлуатації. Установка біля карнизу снігозатримувачів дозволяє убезпечити людей від сповзання небезпечних для людини снігових мас. На додаток до цього відпадає потреба ручного очищення. Комплексний підхід у проектуванні покрівлі також включає варіант монтажу системи кабельного обігріву, яка забезпечуватиме стабільну роботу водостічної системи за будь-якої погоди.

При розрахунку фундаменту

Насамперед снігове навантаження враховують при розрахунку максимальної ваги всього будинку. А маса будинку, у свою чергу, необхідна для того, щоб правильно розрахувати фундамент під будинок.

Природно, що снігове навантаження не на пряме впливає на фундамент, а передається через стіни будинку, але не враховувати його при розрахунку фундаменту, особливо на слабких ґрунтах- Не можна.

При розрахунку самої покрівлі

На покрівлю снігове навантаження впливає безпосередньо, причому, якщо на фундамент вона розподіляється більш-менш рівно, то вгадати, де на даху буде снігу більше, а де менше - складно, так як це залежить від напрямку вітру, ухилу скатів і багатьох інших факторів.

Тому при розрахунку покрівлі, снігове навантаження повинне враховуватися як основна дія.

Як правильно розрахувати снігове навантаження на покрівлю

Для повноцінного розрахунку нам потрібно буде розрахувати площу даху приватного будинку. Як це робиться – я розповідав докладно у попередніх статтях, тож зупинятись на цьому не будемо.

Отже, формула для розрахунку снігового навантаження Q на покрівлю виглядає так:

Q = G * s, де

G- вага снігового покриття на плоскій покрівлі, що береться з таблиці (кг/м2)
s- Поправочний коефіцієнт, що залежить від ухилу покрівлі

Поправочний коефіцієнт s, як говорилося, залежить від ухилу покрівлі:

• ухил менше 25 градусів – sприймається рівним 1
• ухил 25 – 60 градусів – sбуде рівним 0,7
• ухил понад 60 градусів – снігове навантаження взагалі не враховується, оскільки сніг на такій покрівлі затримуватиметься практично не буде

А що робити з G?

Вага снігового покриття на плоскій покрівлі можна знайти за допомогою таблиці та карти зони снігового покриву на території Росії:

Як видно з таблиці, маса снігу на покрівлі, особливо в засніжених районах Росії, може перевищувати вагу самої покрівлі, тому не враховувати снігове навантаження в зимовий період не можна не враховувати.

Реальний приклад розрахунку снігового навантаження на покрівлю

Розрахуємо снігове навантаження на прикладі мого будинку. Визначимо максимальну вагу снігу на 1 квадратний метр, а так само підрахуємо повну масу снігу на покрівлі взимку, для розрахунку навантаження на фундамент.

Отже, мій будинок знаходиться в районі РФ №3, тому Q візьмемо рівною 180 кг/м2 .

Ухил покрівлі будинку дорівнює близько 40 градусів, тому необхідно 180 * 0,7 = 126 кг / м 2 .

Таким чином, максимально можливе снігове навантаження на покрівлю мого будинку дорівнює 126 кг/м2 .

Для розрахунку фундаменту нам знадобиться вся маса снігу на покрівлі, а для цього потрібно спочатку розрахувати площу даху будинку. У моєму випадку площа покрівлі дорівнює приблизно 150 квадратних метрів.

M = 126 * 150 = 18900 кг

Таким чином сніг додає до загальної маси будинку ще 19 тонн. І як такої маси не враховувати?

УВАГА! При розрахунках у будівництві завжди необхідно брати запас міцності, тому отримані величини бажано ще множити на 1,2.

На міцність та довговічність конструкцій дахів істотно впливають сніг, вітер, дощ, перепади температури та інші фізико-механічні фактори, що впливають на будівлю.

Розрахунок несучих конструкційбудівель та споруд виконують за методом граничних станів, при яких конструкції втрачають здатність чинити опір зовнішнім впливамабо отримують неприпустимі деформації або місцеві ушкодження.

Граничних станів, за якими проводиться розрахунок несучих конструкцій даху, може бути два:

• Перший граничний стан досягається в тому випадку, коли в будівельній конструкції вичерпано несучу здатність (міцність, стійкість, витривалість), а просто відбувається руйнування конструкції. Розрахунок несучих конструкцій ведеться максимально можливі навантаження. Ця умова записується формулами: σ ≤ R або τ ≤ R, що означають, що напруги, що розвиваються в конструкції при додатку навантаження, не повинні перевищувати гранично допустимих;
• Другий граничний стан характеризується розвитком надмірних деформацій від статичних чи динамічних навантажень. У конструкції відбуваються неприпустимі прогини, розкриваються вузли зчленувань. Однак загалом конструкція не руйнується, але подальша її експлуатація без ремонту неможлива. Ця умова записується формулою: f ≤ f нір, що означає, що прогин, що з'являється в конструкції при додатку навантаження, не повинен перевищувати гранично допустимого. Нормований прогин балки, для всіх елементів даху (крокв, прогонів і брусків обрешітки) становить L/200 (1/200 довжини прольоту балки L, що перевіряється), див.

Розрахунок кроквяної системи скатних дахівведеться з обох граничних станів. Мета розрахунку: не допустити руйнування конструкцій або їх прогину вище допустимої межі. Для снігових навантажень, що діють на дах, несучий каркасдаху розраховується за першою групою станів - на розрахункову вагу снігового покриву S. Цю величину прийнято називати розрахунковим навантаженням, її можна позначити як S рас. Для розрахунку по другій групі граничних станів: вага снігу враховується за нормативним навантаженням - цю величину можна позначити, як S нор. . Нормативне снігове навантаження відрізняється від розрахункової коефіцієнтом надійності f = 1,4. Тобто розрахункове навантаження має бути в 1,4 рази вищим, ніж нормативне:

S рас. = γ f × S нор. = 1,4× S нор.

Точне навантаження від ваги снігового покриву, необхідне розрахунку несучої здатностікроквяних систем у конкретному місці будівництва, потрібно з'ясувати в районних будівельних організаціяхабо встановити за картами СП 20.13330.2016 «Навантаження та впливи», вкладеними у цей Збір Правил.

На рис. 3 та таблиці 1 показані навантаження від ваги снігового покриву для розрахунку по першій та другій групі граничних станів.

Таблиця 1

Мал. 3. Районування території Російської Федераціїза вагою снігового покриву

Вплив на снігове навантаження кута нахилу даху, розжолобків та слухових вікон

Залежно від ухилу даху та напряму переважних вітрів снігу на даху може бути значно менше і, як не дивно, більше, ніж на плоскій поверхні землі. У разі виникнення в атмосфері таких явищ, як сніжний буран або хуртовина, сніжинки, підхоплені вітром, переносяться на підвітряну сторону. Після проходження перешкоди у вигляді ковзана даху швидкість руху нижніх потоків повітря знижується по відношенню до верхніх та сніжинки осідають на дах. В результаті з одного боку даху снігу лежить менше норми, з другого більше (рис. 4).

Мал. 4. Освіта снігових «мішків» на дахах з ухилами скатів від 15 до 40°

Зниження та збільшення снігових навантажень, що залежать від напрямку вітру та кута нахилу скатів, змінюється коефіцієнтом µ, який враховує перехід від ваги снігового покриву на землі до снігового навантаження на покрівлі. Наприклад, на двосхилих дахахз кутом схилів вище 15° і менше 40° з навітряного боку лежатиме 75%, а з підвітряної 125% від кількості снігу, який лежить на плоскій поверхні землі (рис. 5).

Мал. 5. Схеми нормативних снігових навантажень та коефіцієнти µ (значення коефіцієнтів µ, що враховують більш складну геометрію дахів, наведено в СНиП 2.01.07-85)

Товстий шар снігу, що накопичується на даху і перевищує середньонормативну товщину, називається сніговим «мішком». Вони скупчуються в розжолобках - місцях, де перетинаються два дахи та в місцях з близько розташованими слуховими вікнами. У всіх місцях, де висока ймовірність виникнення снігового «мішка», ставлять спарені кроквяні ноги і виконують суцільну решетування. Також тут роблять підпокрівельну підкладку, найчастіше із оцинкованої сталі, незалежно від матеріалу основного покриття покрівлі.

Сніговий «мішок», що утворюється з підвітряного боку, поступово сповзає і тисне на звис покрівлі, намагаючись обломити його, тому звіс покрівлі не повинен перевищувати розміри, рекомендовані виробником покрівельного покриття. Наприклад, для звичайної шиферної покрівлійого приймають рівним 10 см.

Напрямок переважаючого вітру визначається за троянди вітрів для даного регіонубудівництва. Таким чином, після проведення розрахунку з навітряного боку будуть встановлені поодинокі крокви, з підвітряної – спарені. Якщо дані з троянди вітрів відсутні, необхідно розглядати схеми рівномірно розподілених і не рівномірно розподілених снігових навантажень у найбільш несприятливих поєднаннях.

Зі збільшенням кута нахилів схилів снігу на даху залишається менше, він сповзає під власною вагою. При кутах схилів, рівних або більше 60 °, снігу на даху зовсім не залишається. Коефіцієнт µ у разі дорівнює нулю. Для проміжних значенькутів схилів µ знаходиться методом прямої інтерполяції (усереднення). Так, наприклад, для скатів з кутом нахилу 40° коефіцієнт µ дорівнюватиме 0,66, для 45° - 0,5, а для 50° - 0,33.

Таким чином, необхідні для підбору перерізу крокв і кроку їх встановлення, розрахункове та нормативне навантаження від ваги снігу, що враховують кути нахилів скатів (Q µ.рас і Q µ.нор), повинні бути помножені на коефіцієнт µ:

S µ.рас = S рас ×µ
S
µ.нор = S нор ×µ .

Вплив вітру на снігове навантаження

На пологих дахах з ухилами до 12% (приблизно до 7°), проектованих біля типів A чи B відбувається часткове знесення снігу з даху. У цьому випадку розрахункова величина навантаження від ваги снігу має бути зменшена застосуванням коефіцієнта c e, але не менше ніж c e= 0,5. Коефіцієнт c eобчислюється за такою формулою:

c e = (1,2-0,4√k)×(0,8+0,002 l c),

де l c- Розрахунковий розмір, що приймається за формулою l c = 2b - b 2 /l, але трохи більше 100 м; k- приймається за таблицею 3 типів місцевості A чи B; bі l - найменші розміриширини та довжини покриття в плані.

На будинках з дахами ухилом від 12 до 20% (приблизно від 7 до 12°) розташованих на місцевості типів A або B, величина коефіцієнта c e= 0,85. Зниження снігового навантаження коефіцієнтом c e= 0,85 не поширюється:

• на даху будівель в районах із середньомісячною температурою повітря в січні вище -5°С, так як льоду, що періодично утворюється, перешкоджає зносу снігу вітром (рис. 6);
• у перепадів висот будівель та парапетів (подробиці в СП 20.13330.2016), так як парапети та різнорівневі дахи, що примикають один до одного, перешкоджають здуванню снігу.

Мал. 6. Районування території Російської Федерації за середньою місячною температурою повітря, ° С, у січні

У всіх інших випадках для скатних дахів застосовується коефіцієнт c e= 1. Формули визначення розрахункового та нормативного навантаження від ваги снігу, що враховують вітровий знесення снігу, виглядатимуть так:

S с. = S рас. × c e- для першого граничного стану;
S
с.нор. = S нір. × c e- для другого граничного стану

Вплив температурного режимубудівлі на снігове навантаження

На будинках з підвищеним тепловиділенням (з коефіцієнтом теплопередачі більше 1 Вт/(м²×°C)) зниження снігового навантаження відбувається за рахунок танення снігу. При визначенні снігових навантажень для неутеплених покриттів будівель з підвищеними тепловиділеннями, що призводять до танення снігу, при похилах покрівлі понад 3% та забезпечення належного відведення талої води слід вводити термічний коефіцієнт c t= 0,8. В інших випадках c t = 1,0.

Формули визначення розрахункового та нормативного навантаження від ваги снігу, що враховують термічний коефіцієнт:

S t. = S рас. × c t- для першого граничного стану;
S
t.нор. = S нір. × c t- для другого граничного стану

Визначення снігового навантаження з урахуванням усіх факторів

Снігове навантаження визначається добутком нормативного та розрахункового навантаження, взятого по карті (рис.3) та таблиці 1 на всі впливові коефіцієнти:

S сніг. = S рас. × µ × c e× c t- для першого граничного стану (розрахунок на міцність);
S сніг.нор. = S нір. × µ × c e× c t- для другого граничного стану (розрахунок на прогин)