Расчет нагрузки на стропила. Расчет снеговой и ветровой нагрузки Расчет снеговой нагрузки на скатную кровлю
Вы сами собираетесь проектировать и строить дом? Тогда Вам без процедуры сбора нагрузок на кровлю (или другими словами, на несущие конструкции крыши) не обойтись. Ведь только зная нагрузки, которые будут действовать на кровлю, можно определить минимальную толщину железобетонной плиты покрытия, рассчитать шаг и сечение деревянных или металлических стропил , а также обрешетки .
Данное мероприятие регламентируется СНиПом 2.01.07-85* (СП 20.13330.2011) "Актуализированная редакция" .
Сбор нагрузок на кровлю производится в следующем порядке:
1. Определение собственного веса конструкций крыши.
Сюда, например, для деревянной крыши входят вес покрытия (металлочерепица, профнастил, ондулин и т.д.), вес обрешетки и стропил, а также масса теплоизоляционного материала, если предусматривается теплый чердак или мансарда.
Для того, чтобы определить вес материалов нужно знать их плотность, которую можно найти .
2. Определение снеговой (временной) нагрузки.
Россия находится в таких широтах, где зимой неизбежно выпадает снег. И этот снег необходимо учитывать при конструировании крыши, если, конечно, Вы не хотите лепить снеговиков у себя в гостиной и спать на свежем воздухе.
Нормативное значение снеговой нагрузки можно определить по формуле 10.1 :
S 0 = 0,7с в с t μS g ,
где: с в - понижающий коэффициент, который учитывает снос снега с крыши под действием ветра или других факторов; принимается он в соответствии с пунктами 10.5-10.9. В частном строительстве он обычно равен 1, так как уклон крыши дома там чаще всего составляет более 20%. (Например, если проекция крыши составляет 5м, а ее высота - 3м, уклон будет равен 3/5*100=60%. В том случае, если у вас, например, над гаражом или крыльцом предусматривается односкатная крыша с уклоном от 12 до 20%, то с в =0,85.
с t - термический коэффициент, учитывающий возможность таяния снега от избыточного тепла, которое выделяется через не утепленную кровлю. Принимается он в соответствии с пунктом 10.10 . В частном строительстве он равен 1, так как практически не найдется человека, который на не утепленном чердаке поставит батареи.
μ - коэффициент, принимаемый в соответствии с пунктом 10.4 и приложением Г в зависимости от вида и угла наклона кровли. Он позволяет перейти от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие. Например, для следующих углов наклона односкатной и двускатной кровли коэффициент μ имеет значения:
- α≤30° → μ=1;
- α≤45° → μ=0,5;
- α≤60° → μ=0.
Остальные значения определяются по методу интерполяции.
Примечание: коэффициент μ может иметь значение меньше 1 только в том случае, если на крыше нет конструкций, задерживающих снег.
S g - вес снега на 1 м2 горизонтальной поверхности; принимается в зависимости от снегового района РФ (приложение Ж и данным таблицы 10.1 ). Например, город Нижний Новгород находится в IV снеговом районе, а, следовательно, S g = 240 кг/м2.
3. Определение ветровой нагрузки.
Расчет нормативного значения ветровой нагрузки производится в соответствии с разделом 11.1 . Теорию здесь расписывать не буду, так как весь процесс описан в СНиПе.
Примечание: Ниже Вы найдете 2 примера, где подробно расписана данная процедура.
4. Определение эксплуатационной (временной) нагрузки.
В том случае, если Вы захотите использовать крышу как место для отдыха, то Вам необходимо будет учесть нагрузку равную 150 кг/м2 (в соответствии с таблицей 8.3 и строкой 9 ).
Данная нагрузка учитывается без снеговой, т.е. в расчете считается либо та, либо другая. Поэтому с точки зрения экономии времени в расчете целесообразно использовать большую (чаще всего это снеговая).
5. Переход от нормативной к расчетной нагрузке.
Этот переход осуществляется с помощь коэффициентов надежности. Для снеговой и ветровой нагрузок он равен 1,4. Поэтому для того, чтобы перейти, например, от нормативной снеговой нагрузки к расчетной необходимо S 0 умножить на 1,4.
Что касается нагрузок от собственного веса конструкций крыши и ее покрытия, то здесь коэффициент надежности принимается по таблице 7.1 и пункту 8.2.2 .
Так, в соответствии с данным пунктом коэффициент надежности для временно распределенных нагрузок принимается:
1,3 - при нормативной нагрузке менее 200 кг/м2;
1,2 - при нормативной нагрузке 200 кг/м2 и более.
6. Суммирование.
Последним этапом производится складывание всех нормативных и расчетных значений по всем нагрузкам с целью получения общих, которые будут использоваться в расчетах.
Примечание: если Вы предполагаете, что по заснеженной кровле будет кто-то лазить, то к перечисленным нагрузкам для надежности Вы можете добавить временную нагрузку от человека. Например, она может равняться 70 кг/м2.
Для того, чтобы узнать нагрузку на стропила или необходимо преобразовать кг/м2 в кг/м. Это производится путем умножения расчетного значения нормативной или расчетной нагрузки на полупролет с каждой стороны. Аналогично собирается нагрузка на доски обрешетки.
Например, стропила лежат с шагом 500 мм, а обрешетины - с шагом 300 мм. Общая расчетная нагрузка на кровлю составляет 200 кг/м2. Тогда нагрузка на стропила будет равна 200*(0,25+0,25) = 100 кг/м, а на доски обрешетки - 200*(0,15+0,15) = 60 кг/м (см. рисунок).
Теперь для наглядности рассмотрим два примера сбора нагрузок на кровлю.
Пример 1. Сбор нагрузок на односкатную монолитную железобетонную кровлю.
Исходные данные.
Район строительства - г. Нижний Новгород.
Конструкция крыши - односкатная.
Угол наклона кровли - 3,43° или 6% (0,3 м - высота крыши; 5 м - длина ската).
Размеры дома - 10х9 м.
Высота дома - 8 м.
Тип местности - коттеджный поселок.
Состав кровли:
1. Монолитная железобетонная плита - 100 мм.
2. Цементно-песчаная стяжка - 30 мм.
3. Пароизоляция.
4. Утеплитель - 100 мм.
5. Нижний слой гидроизоляционного ковра.
6. Верхний слой наплавляемого гидроизоляционного ковра.
Сбор нагрузок.
| Вид нагрузки | Норм. |
Коэф. | Расч. |
|
Постоянные нагрузки: Монолитная ж/б плита (ρ=2500 кг/м3) толщиной 100 мм Цементно-песчаная стяжка (ρ=1800 кг/м3) толщиной 30 мм Пенополистирол (ρ=35 кг/м3) толщиной 100 мм
Временные нагрузки: |
250 кг/м2 3,5 кг/м2 |
275 кг/м2 70,2 кг/м2 4,6 кг/м2 |
|
| ИТОГО | 489,1 кг/м2 | 604 кг/м2 |
S 0 = 0,7с t с в μS g = 0,7·1·1·1·240 = 168 кг/м2.
где: с t = 1, так как кровля у нас утепленная, а, следовательно, через нее не выделяется такого количества тепла, которое могло бы приводить к таянию снега на крыше; термический коэффициент принимается в соответствии с п.10.10 .
с в = 1; коэффициент сноса снега принимается по п.10.9 .
μ = 1, так как кровля односкатная с уклоном менее 30º; принимается в соответствии со схемой Г1 приложения Г ,
Sg = 240 кг/м2; принимается в соответствии с п.10.2 и таблицей 10.1 , так как Нижний Новгород относится к IV снеговому 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.
где: W 0 = 23 кг/м2, так как г. Нижний Новгород относится к I ветровому району; нормативное значение ветрового давления принимается в соответствии с пунктом 11.1.4, таблицей 11.1 и приложением Ж
k(z в) = k 10 (z в /10) 2α = 0,59, так как выполняется условие пункта 11.1.5 h≤d → z в =h=8 м и тип местности строительства В; коэффициенты принимаются в соответствии с п.11.1.6 таблицей 11,3, также коэффициент k(z в) можно определить методом интерполяции по таблице 11.2 .
с = 1, так как рассчитываемая крыша обладает небольшой площадью и расположена под углом к горизонту, данным коэффициентом пренебрегаем; принимается в соответствии с пунктом 11.1.7 и приложение Д .
Пример 2. Сбор нагрузок на двухскатную деревянную кровлю (сбор нагрузок на стропила и обрешетку).
Исходные данные.
Район строительства - г. Екатеринбург.
Конструкция крыши - двухскатная стропильная с обрешеткой под металлочерепицу.
Угол наклона кровли - 45° или 100% (5 м - высота крыши, 5 м - длина проекции одного ската).
Размеры дома - 8х6 м.
Ширина крыши - 11 м.
Высота дома - 10 м.
Тип местности - поле.
Шаг стропил - 600 мм.
Шаг обрешетки - 200 мм.
Конструкций, задерживающих снег на крыше, не предусмотрено.
Состав кровли:
1. Обшивка из досок (сосна) - 12х100 мм.
2. Пароизоляция.
3. Стропила (сосна) - 50х150 мм.
4. Утеплитель (минплита) - 150 мм.
5. Гидроизоляция.
6. Обрешетка (сосна) - 25х100 мм
7. Металлочерепица - 0,5 мм.
Сбор нагрузок.
Определим нагрузки, действующие на 1 м2 грузовой площади (кг/м2) кровли.
| Вид нагрузки | Норм. |
Коэф. | Расч. |
|
Постоянные нагрузки: Обшивка из досок (сосна ρ=520 кг/м3) Стропила (сосна ρ=520 кг/м3) Утеплитель (минплита ρ=25 кг/м3) Обрешетка (сосна ρ=520 кг/м3) Металлочерепица (ρ=7850 кг/м3) Примечание: вес паро- и гидроизоляции не учитывается в связи с их малым весом. Временные нагрузки: |
|
|
|
| ИТОГО | 112,4 кг/м2 | 152,4 кг/м2 |
Вес стропил:
М ст = 1·0,05·0,15·520 = 3,9 кг - вес стропил, приходящийся на 1 м2 площади кровли, так как в связи с шагом 600 мм попадает только одна стропилина.
Вес обрешетки:
М ст = 1·0,025·0,1·520·1/0,2 = 6,5 кг - вес обрешетки, приходящийся на 1 м2 площади кровли, так как шаг обрешетки составляет 200 мм (попадает 5 досок).
Определение нормативной нагрузки от снега:
S 0 = 0,7с t с в μS g = 0,7·1·1·0,625·180 = 78,75 кг/м2.
где: с t = 1; так как через кровлю выделения тепла не производится п.10.10 .
с в = 1; п.10.9 .
μ = 1,25·0,5 = 0,625, так как кровля двухскатная с углом наклона к горизонту от 30º до 60º (2 вариант); принимается в соответствии со схемой Г1 приложения Г ,
Sg = 180 кг/м2; так как Екатеринбург относится к III снеговому району (п.10.2 и таблица 10.1 ).
Определение нормативной нагрузки от ветра:
W = W m + W p = 14,95 кг/м2.
где: W p = 0, так как здание небольшой высоты.
W m = W 0 k(z в)с = 23·0,65·1 = 14,95 кг/м2.
где: W 0 = 23 кг/м2, так как г. Екатеринбург относится к I ветровому району; по п.11.1.4, таблицы 11.1 и приложении Ж .
k(z в) = 0,65, так как выполняется условие пункта 11.1.5 h≤d (h = 10 м - высота дома, d = 11 м - ширина крыши) → z в =h=10 м и тип местности строительства А (открытая местность); коэффициент принят по таблице 11.2 .
Определение нормативной и расчетной нагрузки на одну стропилину:
q норм = 112,4 кг/м2 · (0,3 м + 0,3 м) = 67,44 кг/м.
q расч = 152,4 кг/м2 · (0,3 м + 0,3 м) = 91,44 кг/м.
Определение нормативной и расчетной нагрузки на одну доску обрешетки:
q норм = 112,4 кг/м2 · (0,1 м + 0,1 м) = 22,48 кг/м.
q расч = 152,4 кг/м2 · (0,1 м + 0,1 м) = 30,48 кг/м.
Ключевая особенность нашего климата – сезонность. Как следствие изменяются факторы воздействия на крыши домов: количество осадков, сила, направление ветра и прочие. Снеговая нагрузка на кровлю одна из основных составляющих проекта будущего строительства, с учетом которой определяется тип стропильной системы, параметры материала, вариант обрешетки и кровельного настила.
Что следует знать о таких воздействиях, и их учете на стадии проектирования строительства?
Как снег влияет на кровлю
Понятно, что выпавший на поверхность кровли снег имеет массу, что создает давление на всю систему. Однако создаваемая нагрузка неравномерна и постоянно изменяется.
- В течение холодного времени года снежный покров возрастает. Но главная опасность в чередовании оттепелей и заморозков, в результате которых возрастает масса даже одного слоя.
На заметку
Стоит знать, что оттаивание и замерзание снега уплотняет его, и как следствие растет масса.
- Снежный покров не является статичным, он находится в постоянном движении: сползает со скатов, сдувается ветром. Следствием этого на различных участках крыши давление распределяется неравномерно. В особенности этот фактор проявляется на кровлях с нестандартными конфигурациями (так называемые ломаные типы).
- Так как снег сползает по скату, его большая масса скопляется на свесах, что также не влияет благотворно на кровельную конструкцию.
- Снеговой покров создает воздействия не только на сам кровельный настил и стропильную систему, но и на водостоки, результатом чего часто является обрушение последних.
Чтобы устранить или снизить неблагоприятное влияние снеговой нагрузки на крыши, разработана целая концепция решения проблемы. Она включает в себя очистку поверхности на уже имеющихся накрытиях, изменение конструкций, или расчет, и закладку определенных свойств еще на этапе проекта возводящегося дома.
Учет снеговых нагрузок на имеющихся кровлях
Естественно лучше всего на стадии строительства учесть все факторы снеговых нагрузок и внести их в составляющийся проект. Но, что следует проверять или учитывать в варианте, когда дом уже построен?
- В готовом здании следует замерять . Оптимально если это значение будет составлять от 45 до 60 градусов, тогда снежный покров попросту не будет накапливаться на поверхности, сдвигаясь с кровельного настила.
Однако в таком случае нужно учесть еще один фактор – ветер. Чем больше угол наклона скатов, тем более высокой будет конструкция, а значит, возрастет влияние ветра.
Равномерно распределить по поверхности снеговые потоки помогут приспособления смонтированные на настил – снегозадержатели и снегорезы. Такие элементы «разобьют» всю массу на несколько частей, распределив их приблизительно равномерно на всей площади. Также в зависимости от обрешетки подбирается , на сплошных вариантах возможен типов устройств, в других вариантах лучше устанавливать снегорезы, разбивающие снежный поток на отдельные части.
Однако с установкой подобных приспособлений нужно соблюдать осторожность. на скаты крыш с углом наклона более 5 градусов, в противном случае это может привести к накоплению значительных масс снега на поверхности настила.
- Во избежание накопления больших объемов снега на карнизах крыши, следует подумать о системе подогрева. Монтаж по кромке кровельного настила поможет устранить намерзание глыб снега и льда. Управление системой можно осуществлять в автоматическом и ручном режимах.
Важно знать, что кроме непосредственных методов снижения и устранения снежного давления на кровельный настил стоит озаботиться гидроизоляцией. Образование даже незначительной наледи на поверхности создает препятствие для потока воды, в результате чего влага может попасть под материал крыши.
Кровли уже построенных зданий, как правило, уже рассчитаны под определенную снеговую нагрузку данного региона, однако дополнительные мероприятия и приспособления помогут устранить негативные последствия, как самого перегруза, так, и сопутствующих процессов (протечки, разрушения настила и прочих).
Расчет снеговых нагрузок в соответствии строительным нормам
Без учета климатических особенностей зим в данном регионе крыша может попросту не выдержать выпавшего количества снега, стропильные конструкции деформируются с дальнейшими разрушениями.
На заметку
Вес свежего выпавшего снега составляет порядка 100 килограмм на 1 кубометр объема, мокрый тяжелее – 300 кг/м³.
Зная массу осадков, уже можно рассчитать воздействие снега на поверхность по толщине выпавшего покрова. Для чего в СНиПе (строительные нормы и правила 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» параграф 10) включены формулы, по которым можно произвести расчеты. Но, следует знать именно среднюю толщину снежного покрова для конкретного региона и соответственно создаваемые воздействия.
Чтобы можно было сделать точный расчет, составлена карта страны, где территория разбита на 8 регионов с приблизительно одинаковыми условиями.
- Например, для Москвы и Подмосковья нагрузка составляет приблизительно 180/126 кг/м³,
- район Нижнего Новгорода – 240/168 кг/м³,
- а в горных районах этот показатель может варьироваться 560/392 кг/м³.
С учетом таких данных проводится расчет полной снеговой нагрузки на кровлю с применением такой формулы:
S – это искомая полная снеговая нагрузка;
S расч – расчетная снеговая нагрузка (смотрим по карте, уточняем конкретно по своему региону);
µ – коэффициент, учитывающий угол наклона кровли.
Значение уклона кровли берут зависимо от следующих показателей:
- При наклоне скатов менее чем на 25 градусов – единица;
- Наклон от 25 до 60 градусов – коэффициент 0,7;
- При уклонах скатов более чем на 60 градусов, данный показатель не учитывается вообще.
То есть, имея такие данные довольно просто сделать расчеты. Например, для района Нижнего Новгорода расчетная снеговая нагрузка имеет показатель 240 кг, дом проектируется со скатами под углом в 30 градусов, значит, подсчет имеет следующий вид – 240×0,7=168 кг/м³. После чего можно подобрать соответствующие детали стропильной конструкции кровли.
Плоские типы крыш
Подобные типы конструкций крыши неприемлемы для регионов с большим количеством осадков в холодное время года, так на такой поверхности будут накапливаться большие объемы снега. Результатом станет чрезмерное давление снега на конструкцию. В областях с теплым климатом, кровли подобного типа должны иметь запас прочности, а также сплошную обрешетку. Обязательным условием является монтаж подогрева карнизов, для удаления осадков со свесов через водосточные системы.
Уклон плоскостей скатов в сторону водосточных воронок при таких ситуациях должен превышать показатель в 2 градуса, что обеспечит полноценный сток осадков.
Проектируя строительство , хозяйственных построек или с плоским накрытием, руководствуются такими же правилами и расчетами снеговых нагрузок, как и для обычных двухскатных (или более) типов крыш. Однако для плоских кровельных конструкций на таких постройках лучше подобрать стропила с более толстых материалов, а обрешетку монтировать сплошной.
Собственный вес конструкции крыши
Кроме снеговых нагрузок стоит учесть массу самой кровельной конструкции. Делается это для снижения давления на стены постройки, а также, чтобы крыша не разрушилась под собственным весом, догруженным выпавшими осадками.
Оптимальное значение для жилых домов приблизительно 50 килограмм на 1 метр площади.
Расчет проводится путем суммирования массы 1м² каждого слоя кровельного пирога, и умножением на коэффициент 1,1. Например, вес 1 квадрата обрешетки с досок сечением 25 мм составляет около 15 кг/1м², теплоизолятор 100 мм – 10 кг/1м², настил из металлочерепицы 4-5 кг/м² (зависит от толщины листа). Итого, имеем 15+10+4= 29 ×1,1=31,9 кг/1м². Также не стоит забывать о массе стропил.
С учетом этих показателей выбираются оптимальные варианты материалов, а также типы обрешетки и стропил. Впоследствии такой подход позволит менять кровельный настил без опасений разрушения имеющейся конструкции.
Расчет снеговых воздействий на перекрытие, это одна из составляющих проекта будущего дома, которую не стоит не учитывать. Пренебрежение простыми расчетами, и небрежный подбор соответствующего варианта конструкции накрытий могут привести к серьезным последствиям вплоть до разрушения.
В особенности расчеты снеговых нагрузок важны для сложных по конфигурации вариантов кровли, так как неравномерное распределение осадков на поверхности создаст перегруженные участки. В таком случае следует подобрать более прочные материалы для создания большего запаса прочности на таких частях крыш.
Если сделать все правильно, то подобная кровля прослужит эксплуатационный срок без проблем, и даже при смене материала кровельного настила.
Как следует из названия нагрузок, это внешнее давление которое будет оказываться на ангар посредством снега и ветра. Расчеты производятся для того что бы закладывать в будущее здание материалы с характеристиками, которые выдержат все нагрузки в совокупности.
Расчет снеговой нагрузки производится согласно СНиП 2.01.07-85* или согласно СП 20.13330.2016 . На данный момент СНиП является обязательным к исполнению, а СП носит рекомендательный характер, но в общем в обоих документах написано одно и тоже.
В СНИП указанно 2 вида нагрузок - Нормативная и Расчетная, разберемся в чем их отличия и когда они применяются: - это наибольшая нагрузка, отвечающая нормальным условиям эксплуатации, учитываемая при расчетах на 2-е предельное состояние (по деформации). Нормативную нагрузку учитывают при расчетах на прогибы балок, и провисание тента при расчетах по раскрытию трещин в ж.б. балках (когда не применяется требование по водонепроницаемости), а так же разрыву тентовой ткани.
- это произведение нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке. Данный коэффициент учитывает возможное отклонение нормативной нагрузки в сторону увеличения при неблагоприятном стечении обстоятельств. Для снеговой нагрузки коэффициент надежности по нагрузке равен 1,4 т.е. расчетная нагрузка на 40% больше нормативной. Расчетную нагрузку учитывают при расчетах по 1-му предельному состоянию (на прочность). В расчетных программах, как правило, учитывают именно расчетную нагрузку.
Большим плюсом каркасно-тентовой технологии строительства в этом ситуации является ее свойство по "исключению" этой нагрузки. Исключение подразумевает, что осадки не скапливаются на крыше ангара, благодаря её форме, а так же характеристикам укрывающего материала.
Укрывающий материал
Ангар укомплектовывается тентовой тканью с определенной плотностью (показатель влияющий на прочность) и необходимыми вам характеристиками.
Формы крыши
Все каркасно-тентовые здания имеют покатую форму крыши. Именно покатая форма крыши позволяет снимать нагрузку от осадков с крыши ангара.
Дополнительно к этому стоит отметить, что тентовый материал покрыт защитным слоем полевинила. Полевинил защищает ткань от химических и физических воздействий, а так же имеет хорошую антиадгезию, что способствует
скатыванию снега под своим весом.
Снеговая нагрузка.
Есть 2 варианта определить снеговую нагрузку определенного местоположения.I Вариант
- посмотреть ваш населенный пункт в таблице
II Вариант
- определите на карте номер снегового района, интересующего вас местоположения и переведите их в килограммы, по приведенной ниже таблице.
- Определите номер вашего снегового района на карте
- сопоставьте цифру с цифрой в таблице
Плохо видно? Скачайте все карты одним архивом в хорошем разрешении (формат TIFF).
| Ветровой район |
Ia | I | II |
III |
IV |
V | VI | VII |
| Wo (кгс/м2) | 17 | 23 | 30 | 38 | 48 | 60 | 73 |
85 |
Расчётное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле:
W=Wo*k
Wo
- нормативное значение ветровой нагрузки, принимаемое по таблице ветрового района РФ.
k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяется по таблице, в зависимости от типа местности.
- А - открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи и тундры.
- B - городские территории, лесные массивы и др. местности, равномерно покрытые препятствиями более 10 м.
*При определении ветровой нагрузки типы местности могут быть различными для разных расчётных направлений ветра.
- 5 м.- 0,75 А / 0.5 B .
- 10 м.- 1 А / 0.65 B°.
- 20 м.- 1,25 А / 0.85 B
Снеговые и ветровые нагрузки в городах РФ.
| Город | Снеговой район | Ветровой район |
| Ангарск |
2 |
3 |
| Арзамас |
3 |
1 |
| Артем |
2 |
4 |
| Архангельск |
4 |
2 |
| Астрахань |
1 |
3 |
| Ачинск |
3 |
3 |
| Балаково |
3 |
3 |
| Балашиха |
3 |
1 |
| Барнаул |
3 |
3 |
| Батайск |
2 |
3 |
| Белгород |
3 |
2 |
| Бийск |
4 |
3 |
| Благовещенск |
1 |
2 |
| Братск |
3 |
2 |
| Брянск |
3 |
1 |
| Великие Луки |
2 |
1 |
| Великий Новгород |
3 |
1 |
| Владивосток |
2 |
4 |
| Владимир |
4 |
1 |
| Владикавказ |
1 |
4 |
| Волгоград |
2 |
3 |
| Волжский Волгогр. Обл |
3 |
3 |
| Волжский Самарск. Обл |
4 |
3 |
| Волгодонск |
2 |
3 |
| Вологда |
4 |
1 |
| Воронеж |
3 |
2 |
| Грозный |
1 |
4 |
| Дербент |
1 |
5 |
| Дзержинск |
4 |
1 |
| Димитровград |
4 |
2 |
| Екатеринбург |
3 |
1 |
| Елец |
3 |
2 |
| Железнодорожный |
3 |
1 |
| Жуковский |
3 |
1 |
| Златоуст |
3 |
2 |
| Иваново |
4 |
1 |
| Ижевск |
5 |
1 |
| Йошкар-Ола |
4 |
1 |
| Иркутск |
2 |
3 |
| Казань |
4 |
2 |
| Калининград |
2 |
2 |
| Каменск-Уральский |
3 |
2 |
| Калуга |
3 |
1 |
| Камышин | 3 | 3 |
| Кемерово |
4 |
3 |
| Киров |
5 |
1 |
| Киселевск |
4 |
3 |
| Ковров |
4 |
1 |
| Коломна |
3 |
1 |
| Комсомольск-на-Амуре |
3 |
4 |
| Копейск |
3 |
2 |
| Красногорск |
3 |
1 |
| Краснодар |
3 |
4 |
| Красноярск |
2 |
3 |
| Курган |
3 |
2 |
| Курск |
3 |
2 |
| Кызыл |
1 |
3 |
| Ленинск-Кузнецкий |
3 |
3 |
| Липецк |
3 |
2 |
| Люберцы |
3 |
1 |
| Магадан |
5 |
4 |
| Магнитогорск |
3 |
2 |
| Майкоп |
2 |
4 |
| Махачкала |
1 |
5 |
| Миасс |
3 |
2 |
| Москва |
3 |
1 |
| Мурманск |
4 |
4 |
| Муром |
3 |
1 |
| Мытищи |
1 |
3 |
| Набережные Челны |
4 |
2 |
| Находка |
2 |
5 |
| Невинномысск |
2 |
4 |
| Нефтекамск |
4 |
2 |
| Нефтеюганск |
4 |
1 |
| Нижневартовск |
1 |
5 |
| Нижнекамск |
5 |
2 |
| Нижний Новгород |
4 |
1 |
| Нижний Тагил |
3 |
1 |
| Новокузнецк |
4 |
3 |
| Новокуйбышевск |
4 |
3 |
| Новомосковск |
3 |
1 |
| Новороссийск |
6 |
2 |
| Новосибирск |
3 |
3 |
| Новочебоксарск |
4 |
1 |
| Новочеркасск |
2 |
4 |
| Новошахтинск |
2 |
3 |
| Новый Уренгой |
5 |
3 |
| Ногинск |
3 |
1 |
| Норильск |
4 |
4 |
| Ноябрьск |
5 |
1 |
| Обниск | 3 | 1 |
| Одинцово |
3 |
1 |
| Омск |
3 |
2 |
| Орел |
3 |
2 |
| Оренбург |
3 |
3 |
| Орехово-Зуево |
3 |
1 |
| Орск |
3 |
3 |
| Пенза |
3 |
2 |
| Первоуральск |
3 |
1 |
| Пермь |
5 |
1 |
| Петрозаводск | 4 | 2 |
| Петропавловск-Камчатский |
8 |
7 |
| Подольск |
3 |
1 |
| Прокопьевск |
4 |
3 |
| Псков |
3 |
1 |
| Ростов-на-Дону |
2 |
3 |
| Рубцовск |
2 |
3 |
| Рыбинск |
1 |
4 |
| Рязань |
3 |
1 |
| Салават |
4 |
3 |
| Самара |
4 |
3 |
| Санкт-Петербург |
3 |
2 |
| Саранск |
4 |
2 |
| Саратов |
3 |
3 |
| Северодвинск |
4 |
2 |
| Серпухов |
3 |
1 |
| Смоленск |
3 |
1 |
| Сочи |
2 |
3 |
| Ставрополь |
2 |
4 |
| Старый Оскол |
3 |
2 |
| Стерлитамак |
4 |
3 |
| Сургут |
4 |
1 |
| Сызрань |
3 |
3 |
| Сыктывкар |
5 |
1 |
| Таганрог |
2 |
3 |
| Тамбов |
3 |
2 |
| Тверь |
3 |
1 |
| Тобольск |
4 |
1 |
| Тольятти |
4 |
3 |
| Томск |
4 |
3 |
| Тула |
3 |
1 |
| Тюмень |
3 |
1 |
| Улан-Удэ |
2 |
3 |
| Ульяновск |
4 |
2 |
| Уссурийск |
2 |
4 |
| Уфа |
5 |
2 |
| Ухта |
5 |
2 |
| Хабаровск |
2 |
3 |
| Хасавюрт |
1 |
4 |
| Химки |
3 |
1 |
| Чебоксары |
4 |
1 |
| Челябинск |
3 |
2 |
| Чита |
1 |
2 |
| Череповец |
4 |
1 |
| Шахты |
2 |
3 |
| Щелково |
3 |
1 |
| Электросталь |
3 |
1 |
| Энгельс |
3 |
3 |
| Элиста |
2 |
3 |
| Южно-Сахалинск |
8 |
6 |
| Ярославль |
4 |
1 |
| Якутск |
2 |
1 |
Расчёт снеговой нагрузки по СП 20.13330.2016
Прежде всего необходимо определить что такое нормативная снеговая нагрузка и что такое расчетная снеговая нагрузка.
Нормативная нагрузка — это наибольшая нагрузка, отвечающая нормальным условиям эксплуатации, учитываемая при расчетах на 2-е предельное состояние (по деформации). Нормативную нагрузку учитывают при расчетах на прогибы балок, при расчетах по раскрытию трещин в ж.б. балках (когда не применяется требование по водонепроницаемости).
Расчетная нагрузка — это произведение нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке. Данный коэффициент учитывает возможное отклонение нормативной нагрузки в сторону увеличения при неблагоприятном стечении обстоятельств. Для снеговой нагрузки коэффициент надежности по нагрузке равен 1,4 (п.10.12 СП 20.13330.2016) т.е. расчетная нагрузка на 40% больше нормативной. Расчетную нагрузку учитывают при расчетах по 1-му предельному состоянию (на прочность). В расчетных программах, как правило, учитывают именно расчетную нагрузку.
Определение расчетной нагрузки
Расчетная снеговая нагрузка определяется по формуле 10.1 СП 20.13330.2016:
Вес снегового покрова Sg
Sg в формуле — это нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, принимаемое в соответствии по данным таблицы 10.1 СП 20.13330.2016 в зависимости от района строительства
Снеговой район определяем по карте 1 приложения Е (карта с нового СП отличается от предыдущего, будьте внимательны при назначении снегового района).
Карту в высоком разрешении можно скачать на сайте Минстроя .
Также есть интерактивная карта, которую можно посмотреть по Этой ссылке .
Снеговая нагрузка на Сахалине определяется по карте 1а СП 20.13330.2016
По Сахалину в СП занижены снеговые нагрузки для некоторых районов. В частности там есть районы, снеговая нагрузка в которых достигает 1000 кг/м². Чтобы узнать вес снегового покрова на о. Сахалин нужно заглянуть в .
Как видим некоторые снеговые нагрузки отличаются от СП, сравнивайте и берите наибольшее.
Вот пара фотографий с острова Сахалин, для тех кто не верит что могут быть такие снеговые нагрузки
Кроме того данные по снеговой нагрузке вы можете найти в ТСН (Территориальные строительные нормы).
Бывает, что в территориальных нормах требования по снеговой нагрузке меньше чем в СП, но хочу отметить один важный момент: ТСН носит рекомендательный характер, СП обязательный, т.е. если в ТСН снеговая нагрузка ниже чем в СП, то нужно пользоваться данным по СП. Например есть ТСН по нагрузкам для Краснодарского края (ТСН 20-302-2002), в нём приведена карта районирования веса снегового покрова. Часть территории Краснодарского края отмечена как 1-ый снеговой район, тогда как в СНиП это 2-ой снеговой район (т.е. нагрузка по СП выше). Если вы строите коттедж или другой объект, не подлежащий экспертизе, то по согласованию с заказчиком вы можете снизить снеговые нагрузку в этих районах до 1-го. Но если объект подлежит экспертизе, то снеговая нагрузка должна приниматься по СП если в ТСН она не будет выше.
Естественно не могли упустить и Крым, теперь Карта снеговых районов есть и для Крыма. Для определения снегового района для республики Крым смотрите карту 1б СП 20.13330.2016
Коэффициент μ
μ — это коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, рассчитываемый согласно приложению Б СП 20.13330.2016. Этот коэффициент отражает форму кровли. Промежуточные значения коэффициента μ определяются линейной интерполяцией.
Для плоской кровли этот коэффициент равен единице. В местах выступов (зенитные фонари, парапеты, примыкание к стене) образуются снеговые мешки, что и отражается в коэффициенте μ, но это тема для отдельной статьи.
Для двухскатной кровли коэффициент μ зависит от уровня уклона:
1) при угле наклона до 30° коэффициент μ равен единице (согласно СНиП 2.01.07-85* до 25°, согласно СП 20.13330.2011 до 30°, лучше принимать до 30° μ=1 т.к. это будет в запас);
2)при угле наклона кровли от 20° до 30° коэффициент μ равен для одной стороны ската 0,75, для другой 1,25;
3) при угле наклона кровли от 10° до 30° и наличии аэрационных устройств по коньку покрытия коэффициент μ принимается по следующей схеме:
4) при угле наклона кровли в промежутке от 10° до 30° считаются по нескольким вариантам, которые приведены выше, в том числе и с μ=1 и принимается наихудший вариант;
5) при угле выше 60° коэффициент μ принимается равным нулю, т.е. снеговая нагрузка не действует на кровлю со слишком большим углом наклона;
6) промежуточные значения следует определять методом линейной интерполяции, т.е. для угла 45° коэффициент μ будет равен 0,5 (30°=1, 60°=0).
Особенно стоит обратить внимание на коэффициент μ при расчете снеговой нагрузки на ступенчатой кровле. Возле стены образуется снеговой мешок, а с верхнего ската снег сбрасывается на нижнюю и здесь μ может быть равен даже 6.
Также для прогонов необходимо ещё дополнительно увеличивать нагрузку на 10% (п.10.4 СП 20.13330.2016), не забываем про это.
Я не буду расписывать здесь остальные варианты, посмотрите их в приложении Б СП 22.13330.2016, а некоторые особенно актуальные мы рассмотрим позже.
Коэффициент Ce
Это коэффициент учитывающий снос снега с покрытий зданий под давлением ветра (Ce), принимаемый согласно п.10.5-10.9 СП 20.13330.2016.
Для покрытий, защищённых от прямого воздействия ветра, в том числе более высокими зданиями, а также для городской застройки Се=1,0 (п.10.6 СП 20.13330.2016).
Коэффициент Ce учитывающий снос снега с покрытий зданий под давлением ветра для райнов типа А и Б учитывается для плоских (с уклонами до 12% или 6°) кровель однопролетных или многопролетных зданий без зенитных фонарей или других выступающих частей кровли, если здание строится в районах со средней скоростью ветра за три наиболее холодных месяца более чем 2 м/с по формуле 10.2 СП 20.13330.2016
k — коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте, принимаемый по таблице 11.2 СП 20.13330.2016 для типов местности А или Б;
lc=(2b-b²/l) — характерный размер покрытия, принимаемый не более 100 м;
b — наименьший размер покрытия;
l — наибольший размер покрытия.
Коэффициент k определяется по таблице 11.2 СП 20.13330.2016 в зависимости от типа местности:
А — открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра;
B — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;
C — городские районы с застройкой зданиями высотой более 25м (для городских райнов Се=1,0).
Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны на расстоянии 30h (h — высота здания) — при высоте здания до 60 м и 2 км — при большей высоте.
z в данной таблице это высота здания до уровня рассматриваемой кровли.
Для покрытий с уклонами от 12 до 20% (от 6° до 11°) однопролетных и многопролетных зданий без фонарей, проектируемых на местности типа А и Б, Ce=0.85 (п.10.7 СП 20.13330.2016).
Снижение нагрузки, учитывающее снос снега, не предусматривается (п.10.9 СП 20.13330.2016):
1) на покрытия зданий в районах со среднемесячной температурой воздуха в январе выше минус 5°С (см.таблицу 5.1 СП 131.13330);
2) на участки покрытий, примыкающих к препятствиям (стенам, парапетам и др.) которые мешают сносу снега (см. схемы Б8-Б11 приложения Б СП 20.13330.2016);
3) как было уже сказано для городской застройки Се=1,0.
Думаю нужно также учесть и застройку территории в будущем т.к. если рядом с вашим зданием построят более высокое, то снос снега уменьшится. Я рекомендую использовать коэффициент Ce равным единице, т.к. не факт, что со временем здание не закроет более высокое.
Коэффициент Ct
Для неутепленных покрытий цехов с повышенными тепловыделениями при уклонах выше 3% коэффициент Ct=0.8.
Литература
Интерактивная карта, которую можно посмотреть по Этой ссылке .
Статья про снеговые нагрузки на о. Сахалин ( )
Posted in Tagged ,Снег выпадает зимой на всей территории России. С крыш его сдувается ветром, он испаряется под солнцем и снова выпадает. Изменение веса меняет изгиб несущих элементов крыши, крепления расшатываются, теряя прочность. Неожиданно большое количество выпавшего снега может стать причиной поломки крыши. Избежать этого можно, если при строительстве произвести расчет снеговой нагрузки.
Вес снежинок – сущая ерунда. Пока на улице будут отрицательные температуры, снег будет идти и накапливаться на крышах. Постепенно лежащий снег становится влажным от солнечного тепла, его плотность увеличивается до 300 кг на кубометр. Вес, которым накопившийся снег давит на поверхность, называется снеговой нагрузкой.
Рассмотрим процесс расчета давления снега на поверхности, чтобы учесть для проектирования достаточно прочных зданий и сооружений.
В России снег – регулярное погодное явление практически на всей территории. Разница в количестве выпадающего снега, продолжительности холодного периода, сезонных ветрах и количестве переходов температур через 0 0 С при окончании зимнего сезона.
Погодные условия отличаются не только в местностях с разными географическими координатами, но и в одном месте в разные годы. Однако многолетние измерения, проводимые метеорологами, позволяют узнать возможный максимум снежных осадков и рассчитать нормативную снеговую нагрузку для каждой местности.
Районное давление снега
Категории отображаются на карте , включенной в СНиП 2.01.07-85. Категории выделены цветом и пронумерованы.
При изменении статистики в границах категорий карта актуализируется. Нормативное значение для своего региона можно узнать, определив категорию места по карте.
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.
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.
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:
- На плоских или слабонаклоненных кровлях снег не сползает. Коэффициент µ равен 1,0 при наклоне ската до 25°.
- 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°.
- 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:
- Есть постоянные ветра со скоростью от 4 м/с и выше.
- Средняя зимняя температура воздуха ниже 5 0 С.
- 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/м 2
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/м 2 .
К сведению домовладельцев
Рассчитав снеговую нагрузку , следует определить необходимость обустройства системы снегозадержания. Учитывать надо не только возможный сход снег, но и талую воду, образующую сосульки и замерзающую в трубах водостока. Для устранения этих явлений применяются системы обогрева карниза и водостока.
