Расчет снеговой нагрузки на крыши зданий
Прежде чем приступать к строительству любого здания, необходимо выполнить расчет его будущих технических характеристик. Одним из таких параметров является снеговая нагрузка на кровлю. В основе расчета снеговой нагрузки на кровлю лежит среднее количество осадков в данном регионе.
Несмотря на то, что падающий с неба снег кажется невесомым, слеживаясь на кровле слой за слоем, он набирает огромную массу, которая может оказаться критической. Обрушение кровли может произойти, если расчет нагрузки был выполнен неправильно. Или если несущие элементы кровли ослабели от времени.
Таким образом, при планировании кровли необходимо знать среднюю снеговую нагрузку в своем регионе. Официальным регламентирующим документом является Свод Правил (СП) 20.13330, глава «Нагрузки и воздействия».
Почему снег опасен для кровли?
Свежевыпавший сухой снег рыхлый и не имеет большой массы. Такой снег не опасен, а его вес составляет около 10 кг/м3.
Однако очень быстро на него слой за слоем ложится свежий снег, а нижний слой слеживается, трамбуется и проседает. Мало того, при первой же оттепели, снег напитывается водой и становится в десятки раз тяжелее.
Когда потепление снова сменяют морозы, то на крыше образуется лед, что является максимально возможной плотностью. В снежные зимы масса осадков на крыше может составлять 200-400 кг/м3. А ближе к весне этот же объем может достигать до 700 кг. Это очень серьезная нагрузка.
Необходимо понимать, что толщина снежного покрова на крыше может быть обманчивой. Рыхлый снег толщиной в 30 см, слеживаясь, может составить лишь 10 см, но его масса останется неизменной. Более того, сверху на него ляжет новый слой, который так же постепенно уплотнится.
Большую опасность для кровли представляют так называемые снежные мешки, которые могут образоваться во время метелей в безветренной части крыши.
Критическая нагрузка на крышу и как ее избежать?
Существует нормативная снеговая нагрузка.
Расчеты определяют возможный прогиб балки. Расчетная снеговая нагрузка включает в расчет коэффициент надежности, который предполагает максимально неблагоприятные погодные условия. Для снежной нагрузки он определен как 1,4. Таким образом, нормативная нагрузка умножается на данный коэффициент, что дает величины на 40% превышающие нормативные.
Кроме всего прочего, избежать критической снеговой нагрузки на крышу можно регулярной очисткой снега, устройством системы подогрева, увеличенным уклоном ската, усилением стропильной системы, установкой снегозадержателей. Перечисленные варианты имеют как достоинства, так и недостатки.
Чистка снега с крыши является трудоемкой и опасной работой, выполнить которую может не каждый человек.
Установка на крыше снегорезов, позволяет разделить снежную массу на части, которые будут удержаны наклонными планками таким образом, что сползая, снег не будет накапливаться в одном месте, и будет равномерно распределен по всей площади.
Нагревательный кабель, смонтированный на карнизе, не даст снегу накапливаться, и ваша крыша будет чистой от снега.
Увеличенный до 45-60 градусов скат крыши не даст снегу задерживаться на кровле и будет сползать под своей тяжестью. Однако такая крыша будет иметь высокую парусность, что особенно опасно в регионах с сильными ветрами.
Усиленная стропильная система и двойная обрешетка позволит хозяевам не думать о снежной массе, которая скопилась на крыше. Правда такой вариант обойдется дороже при строительстве.
Расчет снеговой нагрузки
Расчет происходит следующим образом. Выбрав свой регион в таблице СП, вы определяете среднюю величину выпадения осадков в нем. Цифра позволит определить примерный вес снега на 1 м2 площади крыши. Данное значение умножается на коэффициент угла наклона ската. При 25 градусном уклоне коэффициент равен 1. До 60 градусов — 0,7.
Расчетное значение веса снежного покрова определяется путем умножения найденного коэффициента на коэффициент надежности. Однако в расчетах необходимо не забывать о массе самого кровельного материала, теплоизоляционного материала, обрешетки, которые так же должны учитываться.
Таким образом, следует сначала суммировать все нагрузки на стропильную систему, а уже затем умножать на 1,4. Именно так можно максимально надежно рассчитать шаг стропильной системы.
Если вам необходимо выполнить любые кровельные работы в Ленинградской области, то просто позвоните, и мы поможем решить ваши проблемы. Так же имеем большой опыт других строительных и ремонтных работ. Гарантируем высокое качество на все оказываемые нами услуги.
©»СтройАльянс СПб» При использовании материалов ссылка на источник обязательна!
Как выбрать правильную кровлю для снежных зим
Русскую зиму невозможно представить без снежных шапок на деревьях и крышах. В некоторых регионах снег не тает до весны, создавая дополнительные проблемы не только городским коммунальщикам, но и владельцам частных домов, которые могут рассчитывать только на себя. И лишь тем из них, кто думал о зиме на этапе проектирования и строительства дома, не страшны никакие капризы погоды.
Снег в России – это визитная карточка зимы, поэтому кровля любого коттеджа должна быть рассчитана на значительные снеговые нагрузки. «Параметры кровли, позволяющие ей удержать на себе вес снега, закладываются на этапе строительства дома, – говорит Василий Десятун, руководитель департамента кровельных систем Группы компаний Металл Профиль, ведущего производителя кровельных и фасадных систем в России. – Стропильная система, а также стены дома, на которые она опирается, должны выдерживать не только вес самой кровли с покрытием и людей, которые будут подниматься на крышу для проверки ее состояния и ремонта, но и вес снега зимой, а также нагрузку, создаваемую порывами ветра».
Всё сказанное – более чем серьезно, поэтому никогда не следует возводить кровлю «на глазок»: последствия подобного подхода могут быть печальны. Лучше всего доверить расчет стропильной системы и всей кровельной конструкции специалистам. Мы же остановимся на некоторых общих моментах, о которых полезно иметь представление любому домовладельцу.
Инженерные «хитрости»
Вопреки распространенному среди обывателей мнению, скаты на кровле делаются не «для красоты». «Крыша у нас на доме плоская, поэтому после каждого снегопада ее приходится чистить, иначе может и не выдержать», – делится опытом домовладелец Владимир Харитонов (Владикавказ).
Увеличение уклона кровли помогает существенно снизить снеговую нагрузку. Например, для двускатной кровли с уклоном 45° снеговая нагрузка на севере Московской области равна 130 кгс/м2, что вдвое ниже нагрузки на кровлю с уклоном 30°. При уклонах больше 60° снеговая нагрузка вообще не учитывается. Однако при этом нельзя забывать и о ветровой нагрузке: она, напротив, растет с увеличением уклона. В регионах с сильными и порывистыми ветрами стропильной системе придется противостоять периодическим рывковым нагрузкам в горизонтальной плоскости. Так, совсем недавно, в конце декабря 2011 года, в Ставрополе ветер срывал кровли с многих домов, зачастую – вместе с обрешеткой.
Поэтому для каждого региона приходится искать «золотую середину».
Кроме того, если угол будет слишком большим, кровля получится «золотой» за счет увеличения расхода материалов. Например, площадь кровли с уклоном 60° в 1,7 раза больше площади аналогичной кровли с уклоном 30°.
Имеет значение и тип кровельного покрытия. Если угол будет слишком маленьким для данного типа материала, через стыки отдельных его фрагментов может просачиваться вода. В общем случае уклон может колебаться в широких пределах – от 5° до 60°. Для наиболее распространенных двускатных крыш рекомендуется выбирать угол в диапазоне от 20° до 45°. Если при этом используется покрытие из тонколистовой стали (например, металлочерепица), то угол следует делать не менее 12°.
Вообще, металлочерепица – предпочтительный вариант для регионов с продолжительной зимой и обильными снегопадами. Этот кровельный материал отличается нулевой гигроскопичностью (способностью впитывать влагу) и, в отличие от покрытий на битумной основе, прекрасно выдерживает низкие температуры.
Если крыша имеет сложную конфигурацию, это также необходимо учесть в расчетах. Особенно это важно, если на кровле много так называемых «снежных мешков». «Такие участки подвержены наибольшей нагрузке в течение всей зимы, поэтому необходимо уделить особое внимание прочности несущих конструкций в этих местах, – говорит специалист.
Вообще, качество гидроизоляции утеплителя – очень важный фактор. Монтировать пленки и мембраны нужно с провисом, т.к. они могут натягиваться из-за температурной деформации, затрудняя сток воды. Однако дешевые пленки с микроперфорацией имеют свойство промокать при соприкосновении с утеплителем, а поскольку зазор между ним и кровельным покрытием невелик, уследить за соблюдением дистанции по всей площади кровли практически невозможно, поэтому протечки неизбежны. Победить их позволяет применение лишенных вышеописанного недостатка гидроизоляционных мембран: например, Tyvek, которые к тому же обладают хорошей паропроницаемостью.
«Спроектировать усиленную конструкцию кровли, учитывающую по стропильной системе снеговую нагрузку – не проблема, – добавляет частный архитектор Николай Васенев.
– Есть технические требования, есть соответствующие знания. Более того, во многих архитектурных стилях снег на крыше является дополнительным украшением. К примеру, шале проектируют так, чтобы снег оставался на кровле, ведь это еще и дополнительное утепление, а зимы в России суровые».
Снег на голову
Итак, снегу на кровле быть. Однако если его выпадет слишком много, тогда вся эта масса может сползти с крыши. А масса, как мы помним, совсем не маленькая. Поэтому необходимо заранее, при возведении кровли, позаботиться о безопасности людей и сохранности имущества: например, о припаркованных у дома автомобилях. Для этой цели служат трубчатые снегозадержатели, которые разрезают снежную массу. В этом случае она не обрушивается с крыши лавиной, а сходит равномерно, небольшими частями.
Трубчатые снегозадержатели монтируют по периметру кровли выше карнизного свеса (чтобы снеговая нагрузка распределялась выше карниза), а также над мансардными окнами (для этого используются специальные снегозадержатели длиной 1 м) и на каждом уровне многоуровневых кровель.
При большой длине ската крепят еще один дополнительный ряд снегозадержателей, т.к. один ряд может не выдержать большой снеговой нагрузки. Также можно установить планку снегозадержателя, которая предотвращает осыпь мелкой ледовой и снеговой крошки. «Подробные инструкции по монтажу снегозадержателей и других элементов безопасности можно найти на нашем сайте», добавляет Василий Десятун.
Не снегом единым
Как известно, периоды холодов иногда сменяются потеплениями, и тогда скопившийся на крыше снег начинает постепенно превращаться в воду. Если кровельное покрытие обладает высокой гигроскопичностью (например, как популярная в Европе цементно-песчаная черепица), то оно впитывает влагу, которая при следующем похолодании замерзает, разрушая хрупкий материал. Конечно, результат этого явления проявляется не сразу, но после определенного числа циклов замерзания-оттаивания – обязательно.
Таким образом, для подготовки крыши к русской зиме необходимо не просто правильно ее рассчитать, но и грамотно подобрать кровельное покрытие, которое не побоится холода и высоких нагрузок зимой, а также влаги по весне.
Современные технологии позволяют создавать материалы, на которые производитель дает расширенную гарантию. Например, металлочерепица NormanMP сопровождается 10-летней гарантией, при этом, благодаря нормированным характеристикам и жесткому контролю качества, реальный срок ее службы может исчисляться десятилетиями. Существуют и варианты для домовладельцев, которые хотят иметь аутентичную кровлю: например, металлочерепица с покрытием Granite Cloudy, имитирующим натуральную черепицу.
Чудеса погоды предсказать невозможно. И чтобы каждый приход холодов и снегопадов не был похож на неожиданное стихийное бедствие, нужно задуматься о грядущих зимах еще на этапе строительства дома. Избежать возможных проблем, связанных со снегом на кровле, позволит грамотный расчет стропильной системы, правильный выбор кровельного покрытия и конфигурации кровли, а также использование элементов безопасности.
Пресс-служба Группы компаний Металл Профиль
В качестве небольшого упражнения давайте проверим, действительно ли так велика снеговая и ветровая нагрузка на кровлю. Для этого вычислим ее в пересчете на квадратный метр «классической» двускатной кровли дома, расположенного на севере Московской области, скаты которой имеют уклон α=30° к горизонту. Практика показывает, что для двускатных крыш с таким уклоном существенную роль играет увеличение снеговой нагрузки за счет работы ветра, переносящего значительные массы снега на подветренную сторону кровли.
СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» предписывает рассчитывать значение снеговой нагрузки перемножением расчетного веса S снегового покрова на квадратном метре горизонтальной поверхности земли на коэффициент μ, позволяющий перейти в расчетах от горизонтальной поверхности к наклонной. Для кровель различной конфигурации коэффициент μ рассчитывается по-разному. Это связано с тем, что в общем случае снег не образует равной толщины покров по всей поверхности кровли: он имеет тенденцию скатываться с кровли, скапливаться в снежных мешках над ендовами, в углублениях, нишах, около декоративных и функциональных элементов, а также на подветренной стороне кровли. Там, где окажутся дополнительные сугробы, будет повышенная нагрузка на несущие конструкции, которую необходимо учитывать при строительстве.
Подробные разъяснения по методике расчета можно найти в пп. 5.3-5.6 и обязательном Приложении 3 к СНиП 2.01.07-85.
В нашем, наиболее простом случае с двускатной кровлей методика расчета следующая. Для уклонов менее 25° принимается μ=1. Для уклонов более 60° принимается μ=0. Для промежуточных значений 25°<α<60° значение коэффициента определяется линейной интерполяцией, т.е. по простой формуле:
μ=(60°-α)/(60°-25°)
Для уклона в 30° получим:
μ=(60°-30°)/(60°-25°)=0,86
Кстати, нетрудно убедиться, что это примерно соответствует результату, полученному простым способом из школьного учебника физики для 7 класса, где μ=Sin(90°-α)?0,86 (см. рисунок).
Однако это еще не всё. Как мы уже говорили, снег имеет обыкновение скапливаться с подветренной стороны, создавая там более значительную нагрузку на кровлю.
Поскольку нам нужно оценить максимальную нагрузку, возьмем наибольшее значение:
μ = 1,25*0,86=1,08.
Расчетное значение веса снегового покрова на горизонтальной поверхности можно определить, используя карту из Приложения 5 СНиП 2.01.07-85:
Снеговые районы Российской Федерации (расчетное значение веса снегового покрова Sg на 1 м2 горизонтальной поверхности земли):
Каждому из восьми выделенных на карте снеговых районов соответствует определенный нормативный вес снегового покрова.
240*1,08≈260 кгс/м2.
Полученная цифра эквивалентна давлению, которое оказывала бы на кровельную конструкцию небольшая чугунная ванна, наполненная водой (весом около 90 кг и объемом порядка 150–170 литров). А теперь представьте, что в течение нескольких зимних месяцев с подветренной стороны вашего дома на каждом квадратном метре кровли установлено по одной такой «ванне»!
Снеговая нагрузка должна учитываться вместе с ветровой, методику расчета которой можно найти в разделе 5 СНиП 2.01.07-85. Здесь мы не будем подробно останавливаться на этом вопросе, т.к. для нашей географической зоны значение будет невелико по сравнению с давлением снега: всего 15 кгс/м2 против 260 кгс/м2, т.е. меньше 5,5% от суммарной нагрузки. Однако не стоит расслабляться, т.к. для других регионов значения могут быть иными. Например, для юго-запада Ставропольского края это будет 48 (ветер) против 128 (снег), т.
И СНиП 2.01.07-85 предполагает введение поправок на сей счет. Для нашего случая (20°<α<30°) нагрузка по кровле будет распределяться следующим образом:
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
кПа
0,8
1,2
1,8
2,4
3,2
4
4,8
5,6
кгс/м2
80
120
180
240
320
400
480
560
Для нашего случая (север Московской области, район IV) он равен 240 кгс/м2. А с учетом коэффициента μ
е. около 30% от интенсивности суммарного воздействия на кровлю будет приходиться на долю ветра.
Калькулятор снеговой нагрузки | Рассчитать вес снега на крыше
10 февраля, 2021
Если вы дочитали до этого места, то, вероятно, уже знаете, как важно убирать снег с крыши, когда она покрыта определенным количеством снега. Это предотвращает повреждение карнизов, вентиляционных отверстий и конструкции крыши.
Однако вам может быть интересно, сколько снега в настоящее время выдерживает ваша крыша. Это важная информация, которая может помочь вам решить, стоит ли расчищать крышу или звонить в службу уборки снега с крыши уже сегодня!
В таком случае вы попали по адресу. Наша команда объясняет, как рассчитать вес снега на крыше.
Формула, используемая для расчета веса снега на крыше
Вес снега на крыше можно рассчитать по следующей формуле:
Вес снега = длина крыши x ширина крыши / степень уклона x снеговая нагрузка
Поэтому перед выполнением расчетов вам потребуется точная информация.
После этого вы сможете заменить переменные точными данными, касающимися вашей крыши.
Если конструкция крыши не ослаблена, большинство крыш жилых домов должны выдерживать приблизительно 20 фунтов/фут² (100 кг/м²), прежде чем подвергнуться структурному напряжению.
Переменные, влияющие на расчет веса снега на скатной крыше
Чтобы помочь вам понять и использовать формулу, представленную в предыдущем абзаце, вот некоторая информация о переменных в формуле.
Длина и ширина крыши
Размеры крыши важны при расчете веса снега, который она поддерживает. Чем больше эти переменные, тем больше будет снеговая нагрузка.
В формуле, используемой для определения веса снега на крыше, длина и ширина крыши (выраженные в футах или метрах) перемножаются, чтобы получить площадь (или площадь), покрытую снегом.
Уклон крыши
Уклон крыши также играет важную роль в расчете веса снега на крыше. Как правило, чем круче уклон, тем меньше снеговая нагрузка.
В формуле следует использовать уклон, выраженный в градусах наклона.
Снеговая нагрузка
Снеговая нагрузка обычно измеряется в фунтах/фут² или кг/м². Это последняя переменная, которая вам нужна для применения формулы. Его можно получить, умножив высоту снежного покрова на плотность снежного покрова.
Однако, поскольку может быть трудно узнать точную плотность каждого слоя осадков на заснеженной крыше, вот несколько примеров снеговой нагрузки в зависимости от качества снежного покрова.
Свежий снег
25–30 см (3–5 дюймов) свежего снега соответствует нагрузке приблизительно 2,3 кг (5 фунтов) на квадратный фут крыши.
Уплотненный снег
Уплотненный снег толщиной от 7,5 до 12,5 см (от 3 до 5 дюймов) эквивалентен нагрузке приблизительно 2,3 кг (5 фунтов) на квадратный фут крыши.
Лед
Лед толщиной 2,5 см (1 дюйм) также эквивалентен нагрузке 2,3 кг (5 фунтов) на квадратный фут крыши.
Наш калькулятор снеговой нагрузки на крышу
Вместо использования приведенной выше формулы вы можете ввести требуемую информацию в наш калькулятор снеговой нагрузки.
Через несколько секунд вы узнаете, сколько снега у вас на крыше и нужно ли его убрать.
**Обязательно скорректируйте единицы измерения в соответствии с вашими данными**
Показывает ли калькулятор снеговой нагрузки, что ваша крыша нуждается в очистке от снега?
Помните, что если с помощью калькулятора или формулы вы получите результат более 20 фунтов/фут² (100 кг/м²), снег необходимо убрать с вашей крыши как можно скорее, поскольку конструкция вашей крыши в настоящее время находится под большой стресс. Если у вас нет времени или оборудования и опыта, чтобы сделать это безопасно, наша команда сделает всю работу за вас. В Couvreurs Duro-Toit мы специализируемся на всех видах уборки снега с крыш. Свяжитесь с нами, чтобы воспользоваться профессиональным обслуживанием даже в чрезвычайной ситуации!
Как рассчитать снеговую нагрузку на крышу
Снеговая нагрузка на крышу рассчитывается в фунтах на квадратный фут с использованием снеговой нагрузки на грунт в качестве основы для расчета.
Если вы строите крышу жилого или складского строения в регионе, где выпадает снег, то при выборе конструкции и материалов необходимо учитывать снеговую нагрузку. Если на слабую или плохо спроектированную крышу выпадает слишком много снега, крыша может рухнуть под тяжестью снега.
Приведенные ниже шаги показывают, как оценить снеговую нагрузку на крышу, используя снеговую нагрузку на грунт, свойства крыши и формулы, основанные на национальных нормах проектирования строительных конструкций.
Шаг 1: Определение снеговой нагрузки на грунт G
Снеговая нагрузка на грунт измеряется в фунтах на квадратный фут (фунт/фут) на типичном участке земли в обычный снежный сезон. Вы можете либо измерить его напрямую, либо найти его в строительных нормах и правилах вашего штата. Медленные нагрузки на грунт сильно различаются в зависимости от рельефа местности и снежного покрова; в северных штатах он может колебаться от 40 до 85 фунтов на квадратный фут, а в южных штатах он может составлять всего 10 фунтов на квадратный фут.
Для непосредственного измерения возьмите вертикальный столб снега с земли, растопите его, взвесьте и разделите на площадь образца.
Шаг 2: определение коэффициента воздействия E
Коэффициент воздействия представляет собой значение от 0,7 до 1,3, с низкими значениями для сильно открытых крыш и высокими значениями для более защищенных крыш. Если ваше сооружение изолировано, рядом нет деревьев или зданий и оно подвергается воздействию сильного ветра, коэффициент воздействия может составлять всего 0,7. Если ваша конструкция частично закрыта или защищена от ветра деревьями и другими высокими зданиями, она может достигать 1,3. Для крыш, которые частично или умеренно подвержены воздействию элементов, используйте значение около 1,0.
Шаг 3: Определение теплового коэффициента T
Если здание не отапливается, используйте тепловой коэффициент 1,2. Типичные жилые дома, которые отапливаются, имеют тепловой коэффициент 1,0. Для более горячих, постоянно отапливаемых конструкций, таких как теплицы, используйте тепловой коэффициент 0,85.
Шаг 4: Определение коэффициента уклона крыши R
Цифр из шагов с 1 по 3 достаточно, чтобы определить снеговую нагрузку для плоской крыши. Если крыша наклонная, необходимо учитывать угол и тип поверхности, чтобы вычислить коэффициент уклона крыши. Коэффициент уклона крыши определяется уравнением
R = (70 — X)/(70 — Y)
где X равен углу в градусах, а Y зависит от типа крыши:
- Тип A: теплая крыша, скользкая беспрепятственная поверхность: Y = 5
- Тип B: теплая крыша, другая поверхность: Y = 30
- Тип C: холодная крыша, скользкая беспрепятственная поверхность: Y = 15
- Тип D: холодная крыша, другая поверхность: Y = 45
Если X больше 70 , затем установите R = 0. Если вы вычисляете R и получаете значение больше 1, округлите его до 1.
(Примечание: X = arctan(P), где P — угол наклона. Например, уклон крыши 8/12 означает, что X = arctan(8/12) = 34°. Установите калькулятор в режим градусов, а не в радианах.