Как произвести расчет ветровой и снеговой нагрузки на кровлю в зависимости от региона проживания

Ветер и распределение снега на двух скатах

В тех регионах, где средняя скорость ветра все три зимних месяца превышает 4 м/сек, на пологих крышах и с уклоном от 7 до 12 градусов снег частично сносится и здесь его нормативное количество следует слегка уменьшить, умножив на 0,85. В остальных случаях он должен быть равен единице, либо его можно не использовать, что вполне логично.

В таком случае ваша формулу теперь будет иметь такой вид:

• расчет на прочность Q_р.cн = q×µ×c;
• расчет на прогиб Q_н.cн = 0,7q×µ×c.

Накопление снега на крыше также напрямую зависит от ветра. Значение имеет форма крыши, как она расположена относительно преобладающих ветров и какой угол наклона ее скатов (не в плане того, как легко съезжает снег, а в плане того, легко ли ветру его сносит).

Из-за всего этого снега на крыше может быть как меньше, чем на плоской поверхности земли, так и больше. Плюс на обоих скатах одной крыши может быть абсолютно разная высота снежной шапки.

Поясним подробнее последнее утверждение. Например такое нередкое явление, как метель, постоянно переносит снежинки на подветренных сторону. И этому препятствует конек крыши, который, задерживая ветер, уменьшает скорость движения снежных потоков и снежинки оседают больше на одном скате, чем на другом.

Получается, что с одной стороны крыши снега может лежать меньше, чем в норме, а с другой – намного больше. И это тоже нужно учитывать, ведь получается, что в таком случае на одном из скатов собирается почти вдвое больше снега, чем на земле!

Для расчета такой снеговой нагрузки применяется такая формула: для двускатных крыш с углом наклона 20 градусов, но меньше 30, процент накопления снега будет равен 75% с наветренной стороны и 125% – с подветренной. Этот процент высчитывается от количества снежного покрова, который лежит на плоской земле. Значение всех этих коэффициентов указано в нормативном документе СНиР 2.01.07-85.

И, если вы определили, что ветер в вашем регионе будет создавать ощутимую разницу снежного покроя на разных скатах, то с подветренной стороны нужно будет устроить спаренные стропил:

Если же у вас вообще нет данных по розе ветров местности, или они не точны, тогда отдайте предпочтение максимальной нагрузке, чтобы подстраховаться – так, как-будто оба ската вашей крыши находятся с подветренной стороны и на них всегда будет больше снега, чем на земле.

Так что происходит потом со снеговым мешком с подветренной стороны? Он постепенно сползает и давит уже на свес кровли, пытаясь его сломать. Вот почему по правилам свес кровли должен быть равен укреплен, в зависимости от кровельного его покрытия.

К слову, если ваша крыша еще и имеет перепад высот, вам будет полезно посмотреть этот видео-урок:

https://youtube.com/watch?v=wyrVPdi3gfU

Особенности установки снегозадержателей

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

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

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

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

Понятие снеговой нагрузки

На все строительные конструкции воздействует две основные силы: ветровая и снеговая нагрузка. Как правило, ветровой нагрузкой при строительстве теплиц принято пренебрегать. Это понятно. Строение небольшое. Максимальная высота в коньке крыши типовой теплицы из поликарбоната, имеющей арочную конструкцию редко превышает 2,5 метра. Построенные по индивидуальным проектам теплицы, имеющие одно или двускатные крыши, могут быть большего размера, но и в этих случаях они не располагаются на открытой местности. Садовые участки имеют многочисленные зеленые насаждения и строения, которые защищают их от воздействия ветра. Другое дело – снеговая нагрузка! Под ней принято понимать массу снега, выпавшего в течение всего холодного периода года приходящуюся на 1 м2 площади кровли строения. Сколь бы нелепым не казалось, но легкий, пушистый снежок, в котором так приятно поваляться или слепить снежную бабу, представляет самую большую опасность для кровли. В различных регионах России вес выпавшего снега, давящего на 1 м2 кровли может составлять от 80 до 560 килограммов. Даже самые минимальные значения достаточны для того, чтобы причинить увечье среднестатистическому человеку, если водрузить этот вес к нему на плечи. Опасность он несёт и для теплиц, но уже к концу февраля, так как его нижний слой на солнце начинает таять, а ночью подмерзает, образуется ледяная корка. Дальше – больше и вот на теплице уже тяжёлая шапка из того самого белого и пушистого снега, которую не все конструкции выдерживают.

Как произвести расчет ветровой и снеговой нагрузки на кровлю в зависимости от региона проживания

Таковы основные и наиболее важные функции кровли в представлении неподготовленного человека, они вполне верны, но не отражают полный список функциональных нагрузок и испытываемых напряжений.

При этом, реальность гораздо суровее, чем это выглядит на первый взгляд, и воздействие на кровлю не ограничивается определенным износом материала.

Оно передается практически всем несущим элементам постройки — в первую очередь, стенам здания, на которые непосредственно опирается вся крыша, а в конечном счете — фундаменту.

Пренебрегать всеми создающимися нагрузками нельзя, это приведет к скорому (иногда — внезапному) разрушению постройки.

Расчетная снеговая нагрузка

Нормативное значение только основа для расчета реально возможного веса снега. Просто использовать нормативное значение для расчета прочности нельзя, так как:

• скаты крыши могут быть наклонными, снег будет разложен на большей площади;
• ветра, сдувающие снег с кровли, в каждой местности свои;
• окружающие строения изменяют влияние ветров;
• теплопроводность крыши может привести к ускоренному таянию и снижению веса.

Для проектирования крыши с необходимой и достаточной надежной конструкцией следует учесть все факторы, влияющие на реальную ситуацию.

Формула расчета

Обязательная для применения проектировщиками формула вычисления снеговой нагрузки дана в СП 20.13330.2016 и выглядит следующим образом: S 0 = c b c t µ S g.

При расчете нормативная нагрузка S g умножается на три коэффициента:

• µ – коэффициент, учитывающий угол наклона ската крыши по отношению к горизонтальной поверхности.
• c t – термический коэффициент. Зависит от интенсивности выделения тепла через кровлю.
• c b – ветровой коэффициент, учитывающий снос снега ветром.

Присутствие в формуле коэффициентов определяет зависимость результата от некоторых условий.

Определение коэффициентов

Рассмотрим значения коэффициентов применительно к зданиям с габаритными разменами менее 100 метров и без сложных кровельных форм. Для крупногабаритных зданий или при ломаных рельефах кровли применяются более сложные расчеты.

Зависимость величины снежного давления на квадратный метр от угла наклона ската крыши объясняется тем, что:

1. На плоских или слабонаклоненных кровлях снег не сползает. Коэффициент µ равен 1,0 при наклоне ската до 25°.
2. Расположение кровли под углом к горизонтальной поверхности приводит к увеличению площади кровли, на которую выпадает норма снега для горизонтального квадрата. Коэффициент µ равен 0,7 на углах 25° – 60°.
3. На крутых поверхностях осадки не задерживаются. Коэффициент µ равен 0, если наклон более 60° (нагрузка отсутствует).

Введение в формулу термического коэффициента c t позволяет учесть интенсивность таяния снега от выделения тепла через кровлю. Как правило, кровельный пирог здания проектируют с минимальными потерями тепла в целях экономии, а коэффициент c t при расчетах принимают равным 1,0. Для применения пониженного значения коэффициента 0,8 необходимо, чтобы на здании было неутепленное покрытие с повышенным тепловыделением с наклоном кровли более чем 3° и наличием действенной системы отвода талых вод.

Ветер сносит снег с крыш, снижая давящий на конструкцию вес. Ветровой коэффициент c b можно понизить с 1,0 до 0,85, но только в том случае, если выполняются условия:

1. Есть постоянные ветра со скоростью от 4 м/с и выше.
2. Средняя зимняя температура воздуха ниже 5С.
3. Угол ската кровли от 12° до 20°.

Рассчитанное значение перед применением в проектных решениях умножают на коэффициент надежности γ f = 1,4, обеспечивая компенсацию теряющейся со временем прочности материалов конструкций.

Пример расчета нагрузки

Расчет снеговой нагрузки на кровлю проведем для здания, которое проектируется для строительства в Хабаровске. По карте определяем категорию района – II, по категории узнаем максимальное нормативное значение – до 120 кг/м 2 . Здание проектируется с двускатной крышей под углом 35 ° к поверхности. Значит, коэффициент µ равен 0,7.

Предполагается наличие в здании мансарды и применение эффективных теплоизолирующих материалов кровельного пирога. Коэффициент c t равен 1,0.

Здание будет построено в городе, этажность не превышает окружающие строения, расположенные на расстоянии двух высот здания. Коэффициент c b следует принять равным 1,0.

Таким образом, расчетное значение равно: S 0 = c b c t µ S g =1,0*1,0*0,7*120 =94 кг/м2

Для расчета прочности, и не только конструкции крыши, но и фундамента, несущих элементов строения, применяем коэффициент надежности 1,4, получив для проектных вычислений значение 131,6 кг/м2.

Нормативная снеговая нагрузка в вашей местности

Когда говорят о расчете снеговой нагрузки на крышу, то говорят о том, сколько килограмм снега может приходиться на каждый квадратный метр крыши, пока она реально может держать такой вес до начала деформации конструкции. Говоря простым языком, какой шапке снега можно позволить лежать на крыше каждую зиму без опасения того, что она проломит кровлю или расшатает всю стропильную систему.

Такой расчет делают еще на стадии проектирования дома. Для этого первым делом вам нужно изучить все данные по специальным таблицам и картам СП 20.3330.2011 «Нагрузки и воздействия». Исходя из этого узнайте, будет ли запланированная ваши конструкция надежной.

Например, если согласно расчетам она должна спокойно выдерживать слой снега в 200 килограмм на каждый квадратный метр, тогда нужно будет внимательно следить за тем, чтобы снежная шапка на крыше не была выше одного высоту. Но, если если снег на крыше уже превышает 20-30 см и вы знаете, что скоро пойдет дождь, то его лучше убрать.

Итак, чтобы узнать нормативную снеговую нагрузку в той местности, где вы строите дом, обратитесь к такой карте:

Кроме того, такой же коэффициент не используется для зданий, которые хорошо защищены от ветра другими зданиями или высоким лесом. Уравнение расчета у вас будет выглядеть вот так:

• для первого предельного состояния, где рассчитывается прочность, примените формулу qр. Сн = q×µ,
• для второго предельного состояния, где рассчитывается возможный прогиб крыши, применяйте такую формулу qн. Сн = 0,7q×µ.

При этом, как вы уже заметили, для второй группы предельных состояний вес снега следует учитывать с коэффициентом 0,7, т.е. сама формула будет выглядеть вот так: 0,7q.

Что еще необходимо знать перед проектированием крыши

Для создания безопасной и надежной кровельной конструкции необходимо не только определить значение снеговой нагрузки – СНиП также рекомендует учесть следующие факторы:

Установка снегодержателей. СНиП предписывает использование снегодержателей при уклоне крыши от 5%. Эти конструкции помогут предотвратить сползание снежных пластов с кровли. При выборе снегодержателей учитывается нормативная снеговая нагрузка – так, трубчатые конструкции уместны в случае, если вес снежных осадков не превышает 180 кг на м2. В противном случае, стоит установить снегодержатели в несколько рядов.

Снеговая нагрузка, снегозадержатели

Для предотвращения схода снежных масс необходимо использовать снегозадержатели такие как: снегозадержатель решетка, снегозадержатель трубчатый, снегорез.

При планировке плоской крыши следует учесть, что в этом случае обязательным условием нормального функционирования конструкции является уборка снега вручную. Кроме того, в конструкции должен быть предусмотрен уклон (минимум 3 градуса) в сторону водосточной воронки. Это позволит собирать воду со всей крыши и предотвратит возможные протечки.

Этап планировки крыши должен включать в себя не только вычисление снеговой нагрузки, но и расчет собственного веса конструкции. Расчет происходит по формуле: вес квадратного метра каждого слоя кровельного покрытия суммируется и умножается на коэффициент 1,1. Суммируя полученное число с расчетной снеговой нагрузкой, вы без труда подберете оптимальную толщину стропил для будущей кровли.

Определение значений основных нагрузок на крышу позволит создать надежную конструкцию, обезопасить себя и окружающих от негативных последствий любых форс-мажоров. Этот процесс не занимает много времени, но существенно экономит ваши силы, средства и время в дальнейшем. Благодаря расчетам вы избавитесь от необходимости вручную очищать крышу от снега, обеспечите стабильную работу водостока и убережете кровельные материалы от деформации.

Результат расчета

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.

Нагрузка на плоскую крышу

Механические свойства древесины.

« назад           далее »

Таблица размеров детских матрасов

Перед покупкой следует точно определиться с его размерами. Для этого необходимо правильно определить внутренний размер кровати, измерив длину и ширину по бортику. Не стоит полагаться на стандартные размеры, ведь они могут довольно сильно колебаться, а отклонение на 5-10 см сделает матрас непригодным для использования.

Матрас в коляску или колыбель для новорождённых

Самым маленьким матрасом в жизни человека является изделие в детскую коляску или колыбель. Его стандартные размеры могут колебаться в параметрах от 40х80 см до 50х95 см. Такие модели не наделены анатомическими качествами, а выполняют функцию обеспечения новорождённому ровной и жёсткой поверхности.

Одновременно он становится буфером, сглаживая неровности на дне коляски. Их размеры должны строго соответствовать внутренней поверхности коляски или колыбельки, потому что даже незначительные отклонения приведут к ощутимому дискомфорту малыша.

Матрас в кроватку для новорожденных

В большинстве случаев родители предпочитают покупать для новорождённых не колыбель, а детскую кроватку. В отличие от колыбели, которой можно пользоваться не более 1-полутора лет, её уже используют до достижения ребёнком 3-х летнего возраста.

В случае покупки кроватки, для неё также потребуется купить матрас, размер которого уже составит 60х120–70х140 см. Он также станет невысоким дышащим пространством между дном кровати и телом малыша, сохраняя при этом достаточную жёсткость спального места.

Матрас в кроватку для детей от 3-х лет

В возрасте 3–4 лет ребёнку станет тесно в его первой кроватке. Поэтому родителям придётся приобрести кровать большего размера. В целях экономии детям может приобретаться сразу большая односпальная или полуторная кровать.

Однако для формирующегося скелета такой вариант является не совсем правильным, так как изменятся требования к жёсткости будут ещё дважды. Более верным решением станет приобретение кровати и матраса размером от 70х140 до 80–190 см.

В возрасте 4–5 лет детям ещё требуется определённая жёсткость во время сна. При этом они становятся довольно активными, начинают прыгать и бегать везде, в том числе и на кровати. Такую нагрузку дорогие ортопедические модели могут не выдержать, поэтому для ребят в возрасте 5–10 лет лучше приобретать качественные пружинные варианты.

Матрас в кровать для подростков

Подростковый возраст – время активного роста и окончательного формирования позвоночника. Многие подростки успевают вырасти до размеров взрослого человека, либо растут со значительной скоростью. Смена спального места для них станет уже нежеланием, а острой необходимостью.

Размеры матрасов в кровать для подростков будут определяться не только показателями роста, но и возможностями, так как кровать для них уже может покупаться, как односпальная, так и полуторная. Ширина стандартных размеров при этом составит 80–120 см, а длина – 190–200 см. Предпочтительным видом станет ортопедический. Он уже не пострадает от детских шалостей и сможет полностью выполнять свою функцию.

Высота матрасов для детей

Высота для детских кроватей также является значимым критерием. Она обуславливается как требованиями к жёсткости, так и внутренним наполнением матраса. В некоторых случаях высоту определяет внутренняя боковина кровати, во избежание травм он должен возвышаться над ней не менее чем на 5 см.

В свою очередь, существуют возрастные ограничения по высоте. Так, параметр матрасов для детей в возрасте до 3-х лет должна составлять от 6 до 10 см, высота пружинных для младших школьников – 10–20 см, высота ортопедических для подростков – 14–20 см. При этом допускается некоторое превышение показателей для пружинных и ортопедических моделей. Более тонкие могут использоваться в качестве наматрасников или покрывала на диваны.

Веранда к дому своими руками: фото, проекты, идеи

Стропильная часть кровли

Нагрузки на м квадратный выяснили, теперь нам необходимо рассчитать стропильную часть. Важнейшим элементом стропильной системы является мауэрлат. Это балка, которая устанавливается на верхний край стены и служит для равномерного перераспределения весовой нагрузки крыши на стены дома. Расчетных значений здесь нет, но есть определенные правила.

Во-первых, наиболее предпочтителен брус квадратного сечения.

Во-вторых, устанавливается он с таким расчетом, чтобы до углов несущей стены по ширине осталось не менее 3 см (лучше 5). Иначе говоря, при толщине верней части стены в 40 см ширина мауэрлата составит 30 см.

Схема нормативных снеговых нагрузок и коэффициента m. Другие значения коэффициента m приведены в СНиП 2.01.07-85.

В-третьих, при тонкой стене (например, из монолитного армированного бетона), мауэрлат устанавливается с перекрытием 3-5 см, например, при толщине стены в 10 см, ширина мауэрлата будет 20 см.

Делается это для того, чтобы при перераспределении нагрузок не повреждались края стены, наиболее подверженные разрушению. Расчет стропил лучше производить при помощи программ, которые доступны в интернете, в том числе для расчета он-лайн. Главное правило тут – точно и аккуратно внести все данные, убедится, что учтены все конструктивные элементы.

Если в программе такой опции нет, можно в любом справочнике материалов найти рассчитанную для вас балку, и уточнить какой прогиб на погонный м она имеет.

Ветровая и снеговая нагрузки при проектировании навесов

Особое внимание расчёту необходимо уделить тем, кто задумался о проектировании навеса – например, для беседки или стоянки автомобиля. Обычно в таких случаях используют экономичную конструкцию, не имеющую достаточную жесткость

Поэтому нельзя игнорировать давление снега. Рекомендуется чистить снег вовремя, не допуская образования снежного покрова толщиной более 30 см. Для навеса, выполненного из дерева, надёжнее будет сделать сплошную обрешётку и усиленные стропила. Если же вы выбрали металлическую конструкцию, то она должна иметь соответствующую толщину профиля. В любом случае, для выбора материалов необходимой жесткости, лучше использовать результаты расчета.

Плоские кровли

На плоской горизонтальной поверхности скапливается максимально возможное количество снега. Расчет нагрузок в этом случае должен обеспечивать необходимый запас прочности несущей конструкции. Плоские горизонтальные крыши практически не строят в районах России с большим количеством атмосферных осадков. Снег может скапливаться на их поверхности и создавать чрезмерно большую нагрузку, которая не учитывалась при расчете. При организации водосточной системы с горизонтальной поверхности прибегают к установке подогрева, который обеспечивает стекание воды с крыши.

Уклон в сторону водосточной воронки должен быть не менее 2°, что даст возможность собирать воду со всей кровли.

При строительстве навеса для беседки, стоянки автомобиля, дачного домика особое внимание уделяют расчету нагрузки. Навес в большинстве случаев имеет бюджетную конструкцию, которая не предусматривает влияния больших нагрузок

С целью увеличения надежности эксплуатации навеса используют сплошную обрешетку, усиленные стропила и другие конструктивные элементы. Используя результаты расчета можно получить заведомо известное значение нагрузки и использовать для строительства навеса материалы необходимой жесткости.

Расчет основных нагрузок дает возможность оптимально подойти к вопросу выбора конструкции стропильной системы. Это обеспечит длительную службу кровельного покрытия, повысит его надежность и безопасность эксплуатации. Установка возле карниза снегозадержателей позволяет обезопасить людей от сползания опасных для человека снежных масс. В дополнение к этому отпадает необходимость ручной очистки. Комплексный подход в проектировании кровли также включает вариант монтажа системы кабельного обогрева, которая будет обеспечивать стабильную работу водосточной системы при любой погоде.