Расчет снеговой нагрузки на кровлю

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.

Расчёт угла наклона, высоты и веса кровли

Перед расчётом высоты крыши надо определиться с углами наклона скатов. В этом помогут нормативные документы, в которых предъявляются требования к кровельным работам, то есть свод правил СП20.13330.2011, базирующийся на указаниях СНиП 2.01.07–85 «Нагрузки и воздействия».

Угол наклона

По правилам выбор угла наклона кровли зависит от используемого финишного материала.

Таблица: угол наклона для крыш с разным покрытием

Рекомендуемый угол наклона крыши	Финишное покрытие
1–2°	Рулонные материалы на битумной основе — не менее четырёх слоёв, с внешней гравийной посыпкой, утопленной в слой расплавленной мастики
2–3°	Как в предыдущей строке, но для надёжности кровли достаточно трёх слоёв рулонного материала
3–10°	Аналогичные вышеописанным рулонные материалы (не менее трёх слоёв), но без наружной защитной гравийной посыпки.
10–15°	Рулонные кровельные материалы, наклеиваемые на горячую мастику не менее чем в два слоя
13–15°	Черепичное глиняное покрытие
15–17°	Асбестоцементные листы усиленного профиля
17–20°	Кровельная листовая сталь с развальцовкой соединений
18–35°	Профнастил, металлочерепица
27–44°	Натуральное штучное черепичное покрытие, битумно-полимерные или сланцевые плитки
38–45°	Дранка, щепа, натуральный гонт
40–60°	Голландская черепица
5–90°	Асбестоцементный шифер
20–90°	Искусственный шифер

Высота конька

Выбрав кровельный материал и решив, каким будет наклон крыши, приступают к определению высоты конькового бруса. Для этого обращаются к геометрии, ведь крыша в разрезе выглядит как два соединённые друг с другом треугольника.

При расчёте высоты крыши используют формулу a=b · tg α, где a — высота конька, b — половина ширины здания, α – угол наклона кровли.

Чтобы найти высоту кровли, надо умножить половину ширины стены на тангенс угла между стеной и скатом Для примера рассчитаем высоту кровли под наклоном в 40°, которую планируется строить на доме размером 6х9 м. С этой целью выполним следующие вычисления:

1. Ширину дома разделим на 2 и определим длину нижнего катета прямоугольного треугольника кровли: b = 6 / 2 = 3 м.
2. По таблице найдём, что тангенс угла в 40° равен 0,84.
3. Вычислим высоту кровли a = 3 · 0,84 = 2,52 м.

Видео: вычисление высоты и угла наклона кровли

В вес крыши включается масса всех слоёв кровельного пирога: финишного покрытия, контробрешётки, обрешётки и изоляционных материалов.

Допустим, нам необходимо определить вес крыши, покрытой битумной черепицей и утеплённой материалом плотностью 35 кг/м³, закатанным в рулон толщиной 0,1 м, длиной 10 м и шириной 1,2 м. В этом случае требуется сделать следующее:

1. Рассчитать вес 1 м² теплоизоляционного материала по формуле 0,1 · 1,2 · 10 · 35 / (10 · 1,2) = 3,5 кг/м².
2. Найти все остальные данные, то есть вес 1 м² финишного покрытия, паро- и гидроизоляции и деревянного каркаса из стропил и обрешётки, в таблице (см. ниже) или на этикетке товара в магазине.
3. Сложить все полученные значения и умножить их на площадь крыши, тем самым определив вес всей кровли.

Таблица: вес 1 м² материалов для устройства кровли

Материал	Вес 1 м²
Шифер	10–15 кг
Ондулин	4–6 кг
Керамическая черепица	35–50 кг
Цементно-песчаная черепица	40–50 кг
Битумная черепица	8–12 кг
Металлочерепица	4–5 кг
Профнастил	4–5 кг
Контробрешётка	18–20 кг
Обрешётка	8–12 кг
Стропильная система	15–20 кг

Зачем учитывать давление снега?

Снеговая нагрузка, карта зонального распределения по территории Российской Федерации

Понятно, что на огромной территории Российской Федерации среднестатистическое количество осадков, в виде снега, существенно различается по регионам. По результатам многолетних наблюдений и вычислений, составлена карта территории страны, на которой указаны восемь различных зон по уровню снеговой нагрузки.

Таблица зонального распределения территории РФ по среднему значению снеговой нагрузки

Снеговые районы Российской Федерации	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Расчетный вес снегового покрова Q на 1 м² горизонтальной поверхности земли, кПа (кг/м²)	0,8 (80)	1,2 (120)	1,8 (180)	2,4 (240)	3,2 (320)	4,0 (400)	4,8 (480)	5,6 (560)

Снеговая нагрузка рассчитывается по формуле: S=Sg*m, где:

• Sg — расчётное значение веса снегового покрова на 1м. кв. горизонтальной поверхности земли, принимаемое по таблице;
• m – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие;
• расчётное значение веса снегового покрытия Sg принимается в зависимости от снегового района Российской Федерации.

Коэффициент m зависит от угла наклона ската кровли, при углах наклона ската кровли:

• меньше 25 градусов m принимают равным 1;
• от 25 до 60 градусов значение m принимают равным 0,7 (примерно, для каждого уклона свое значение);
• более 60 градусов значение m, в расчёте полной снеговой нагрузки, не учитывают.

Для простых зданий и построек снеговая нагрузка на плоскую крышу рассчитывается, исходя из прочности и несущей способности самого слабого звена конструкции:

1. Расчет на излом или предельно допустимый прогиб плоского перекрытия крыши. Для железобетонных балок и каркасных несущих ферм, из которых сегодня очень любят строить всевозможные павильоны или торговые центры, давление от снеговой нагрузки определяют по максимально допустимому прогибу одиночного элемента перекрытия.
2. Для простых конструкций плоской крыши, в которых относительно короткие и жесткие балки имеют запредельный запас прочности, расчет от снеговой нагрузки выполняют по величине устойчивости и несущей способности стен и вертикальных опор.
3. В зданиях и постройках, обладающих избыточным запасом прочности, давление на поверхность крыши вследствие снеговой нагрузки берут в расчет для проверки локальной прочности рулонного мягкого покрытия.

На фото: обрушение крыши под тяжестью снега на Гомельщине. Стропильная система не выдержала нагрузки…

К таким местам относятся зоны примыкания к вертикальным стенам, участки, примыкающие к сливным отверстиям, вентиляционным выводам и аэраторам. В этих местах высота снежного покрова может увеличиваться в разы, соответственно, максимальное усилие разрыва, действующее на кровельное полотно, будет значительно выше среднего значения по крыше.

Условия, перечисленные во втором пункте, используются для навесов с плоской крышей, гаражей и хозяйственных зданий, в конструкции которых общий вклад от снеговой нагрузки в общую величину давления на вертикальные опоры или стены составляет не менее 20% от рекомендуемого запаса прочности.

Еще большее значение имеет снеговая нагрузка для каркасных построек на основе ферм, вертикальных стоек и балок перекрытия, изготовленных из металлопроката без использования бетонных отливок. В этом случае расчет выполняется по устойчивости сварных пролетов и всего здания под максимальной величиной снеговой и ветровой нагрузки. Сведения о толщине и мощности снегового покрытия выбираются из данных метеорологических служб за последние пятьдесят лет.

Определение массы снега и нагрузки по СНиП

Чтобы пресечь разрушение кровельных конструкций крыши, при ее проектировании осуществляются расчеты нагрузки от зимних осадков.

1. Удельный вес обычного снега равен 100 кг/м ³.
2. Если он мокрый, то его плотность достигает 280 кг/м³.
3. Масса слежавшегося наста достигает 500 кг/м³.
4. Кубический метр льда весит 916 кг.

Зная, сколько весит снег, можно спроектировать несущие конструкции крыши, которые его выдержат.

Особенности определения нагрузки от снеговых масс

Расчет несущей конструкции кровли производится при помощи способа выявления предельных состояний:

1. Первое из них возникает, если из-за нагрузок была потеряна несущая способность сооружения, и оно разрушается. Расчет конструкции при этом производится на максимум возможных воздействий.

Результат неправильного расчета нагрузки от снега — крыша обвалилась от его тяжести.

Данное положение описывается формулой Q≤R. Это значит, что напряжения, появляющиеся в сооружении от нагрузок, не должны быть больше максимально допускаемых.

1. 22222Второй вид предельного состояния появляется от слишком сильных деформаций при статической либо динамической нагрузке. Сооружение недопустимо прогибается, сочленяющие узлы в нем могут раскрываться. Крыша не приходит в негодность полностью, но требует ремонта.

Стропильная система выдержала снеговую массу, но покрытие придется ремонтировать.

Данное положение описывает формула F≤Fн. Это означает, что возникающее при нагрузке прогибание сооружения не должно быть выше допустимых значений.

Для нагрузок от зимних осадков каркас кровли рассчитывается по первой категории предельных состояний. Тут учитывается вся масса снега Q. Это значение называется расчетной нагрузкой и обозначается как Qр.н.

Для вычислений по второй категории предельных состояний снеговая масса берется с понижающим коэффициентом 0,7. Иными словами — расчет производится при нагрузке составляющей 0,7∙Q. Этот показатель указывается как Qр.н.н. (расчетное значение по норме нагрузки).

Влияние угла уклона кровли на вычисления

Влияние розы ветров на снеговую шапку — на подветренном скате кровли она гораздо больше.

Исходя из наклона кровли и ветровой нагрузки, снега на ней бывает больше либо меньше, чем на горизонтальной поверхности грунта. При буранах, метелях его частички уносятся воздушными потоками на подветренную сторону, где и оседают.

Таблицу и карту для расчета можно найти в этом своде правил.

Повышение и понижение снеговой нагрузки на кровлю, на которую влияют роза ветров и уклон скатов, учитывает коэффициент µ. СНиП №2.01.07/85 определяет такие его величины:

• если угол наклона кровли равен меньше 25˚, то данная величина составляет 1;
• когда уклон равен 25–60˚, то берется параметр 0,7;
• при наклоне скатов больше 60 градусов коэффициент не используется.

Как производятся вычисления

Толщина снежного слоя определяется над горизонтальной поверхностью земли. Затем эта величина перемножается на коэффициент 1,5.

Для учета по районам России используется таблица из СП №20.13330/2011. В ней указывается нормативная масса слоя снега над горизонтальной поверхностью почвы:

Снеговой район РФ	1	2	3	4	5	6	7	8
Q, кг/м² (кПа)	80 (0,8)	120 (1,2)	180 (1,8)	240 (2,4)	320 (3,2)	400 (4)	480 (4,8)	560 (5,6)

Также применяется специальная карта из того же свода правил, указывающая снеговые районы РФ:

Карта снеговых районов России.

По ней видно, что, например, в Московской области масса снежного покрова составляет 126/180 кг/м².

Чем уклон скатов крыши больше, тем меньше на ней лежит снега, так как он сходит с нее под собственной тяжестью. При параметре более 60˚ снег на кровле вообще не задерживается. То есть µ=0.

На крутой крыше снега практически не остается, он сползает с нее.

Для промежуточных величин наклона крыши коэффициент определяется способом усреднения. Например:

• для скатов, наклоненных под углом в 50˚, коэффициент µ составляет 0,33;
• для 45˚ — 0,5;
• для 40˚ — 0,66.

Нужные для выбора сечения и шага монтажа стропил, расчетная и нормативная нагрузки от массы снега, вычисляются при умножении полной нагрузки от его веса на коэффициент µ:

1. Qр.н.=Q∙µ — для первой категории предельных состояний;
2. Qр.н.н.=(0,7∙Q)∙µ — для второйгруппы.

При расчетах в первом случае полная снеговая нагрузка ищется в таблице из СП №20.13330/2011. При вычислениях во втором случае табличная величина массы снежного слоя перемножается на 0,7. Можно этого и не делать, а определить нагрузку по карте из свода правил, учитывающей типы местности.

Ветровая нагрузка на кровлю

Направление преобладающего ветра определяется по розе ветров для конкретного региона строительства. Данная информация важна, так как:

• При боковом давлении ветра воздушный поток сталкивается со стеной и крышей здания. У стены дома происходит завихрение потока, часть его уходит вниз к фундаменту, а другая — по касательной ударяет в карнизный свес.
• Ветровой поток, воздействующий скат крыши, огибает по касательной конек кровли, захватывает воздух с подветренной стороны и устремляется прочь.

В итоге на крыше возникают три силы, способные сорвать ее и опрокинуть:

• Две касательные с наветренной стороны.
• Подъемная сила с подветренной стороны, образующаяся от разности давлений воздуха.
• Еще одна сила (нормальная) от давления ветра воздействует перпендикулярно склону и старается вдавить скат крыши внутрь.

В зависимости от угла скатов нормальные и касательные силы изменяют свое значение. Чем круче крыше, тем большее значение принимают нормальные силы и меньшее касательные. Высокую крышу ветер старается опрокинуть.

На пологих влияние сил изменяется и преобладают касательные силы. Пологую крышу ветер старается приподнять, сорвать и унести.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки (Wm) определяется по формуле:

Wm = Wo × k(z) × c, где:

• Wo — расчетное значение ветрового давления по карте районирования территории.
• k(z) — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для конкретных высот(z).
• c — аэродинамический коэффициент, учитывающий изменение направления давления нормальных сил в зависимости от того, с какой стороны находится скат по отношению к ветру (подветренной или наветренной).

Рассмотрим каждую составную часть формулы и начнем с районирования территории по давлению ветра:

Таблица определения ветровой нагрузки местности:

Ветровой район	Ветровая нагрузка Wo, кгс ⁄ м² (кПа)
Ia	17 (0,17)
I	23 (0,23)
II	30 (0,3)
III	38 (0,38)
IV	48 (0,48)
V	60 (0,6)
VI	73 (0,73)
VII	85 (0,85)

Коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяется по следующей таблице:

Высота z, м	Коэффициент k для типов местности
А	В	С
≤ 5	0,75	0,5	0,4
10	1,0	0,65	0,4
20	1,25	0,85	0,55
40	1,5	1,1	0,8
60	1,7	1,3	1,0
80	1,85	1,45	1,15
100	2,0	1,6	1,25
150	2,25	1,9	1,55
200	2,45	2,1	1,8
250	2,65	2,3	2,0
300	2,75	2,5	2,2
350	2,75	2,75	2,35
≥ 480	2,75	2,75	2,75

Расшифровка типов местности:

• А — открытые побережья морей, озер и водохранилищ. пустыни, степи, лесостепи, тундра.
• В — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м.
• С — городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.

Значения аэродинамических коэффициентов ветровой нагрузки для участков крыши:

Уклон	F	G	H	I	J
При ветре в скат крыши
15°	-0,9; 0,2	-0,8; 0,2	-0,9; 0,2	-0,4	-1,0
30°	-0,5; 0,7	-0,5; 0,2	-0,9; 0,2	-0,4	-0,5
45°	0,7	0,7	0,6	-0,2	-0,3
60°	0,7	0,7	0,7	-0,2	-0,3
75°	0,8	0,8	0,8	-0,2	-0,3
При ветре во фронтон
0°	-1,8	-1,3	-0,7	-0,5
15°	-1,3	-1,3	-0,6	-0,5
30°	-1,1	-1,4	-0,8	-0,5
45°	-1,1	-1,4	-0,9	-0,5
60°	-1,1	-1,2	-0,8	-0,5
75°	-1,1	-1,2	-0,8	-0,5

Наглядно расшифруем участки крыши F, G, H, I, J:

Подведем итог. Стропильная система крыши должна рассчитываться с учетом неблагоприятного сочетания нагрузок. Что это значит? Нужно закладывать в анализ максимальное количество снега на тяжелой черепичной кровле, сильный ветер, возможность перемещения по кровле людей с весом выше среднего. Все эти нагрузки суммируются и умножаются на коэффициент надежности 1,1 (дополнительные 10% прочности).

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.

voteArticle Rating

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

Расчет деревянных элементов покрытия: обрешетки и стропильной ноги

1. Расчет несущих элементов покрытия

Стропильные ноги рассчитывают как свободно лежащие балки на двух опорах с наклонной осью. Нагрузка на стропильную ногу собирается с грузовой площади, ширина которой равна расстоянию между стропильными ногами. Расчетная временная нагрузка q должна быть расположена на две составляющие: нормальную к оси стропильной ноги и параллельно к этой оси.

2.1.1. Расчет обрешетки

Принимаем обрешетку из досок сечением 50´50 мм (r = 5,0 кН/м), уложенных с шагом 250 мм. Древесина — сосна. Шаг стропил 0,9 м. Уклон кровли 35 0 .

Расчет обрешетки под кровлю ведется по двум вариантам загружения:

а) Собственный вес кровли и снег (расчет на прочность и прогиб).

б) Собственный вес кровли и сосредоточенный груз.

1.Принимаем бруски 2-го сорта с расчетным сопротивлением R_u=13 МПа и модулем упругости Е=1´10 4 МПа.

2.Условия эксплуатации Б2 (в нормальной зоне), m_в=1; m_н=1,2 для монтажной нагрузки при изгибе.

4.Плотность древесины r=500 кг/м 3 .

5.Коэффициент надежности по нагрузке от веса оцинкованной стали g_f=1,05; от веса брусков g_f=1,1.

6.Нормативный вес снегового покрова на 1м 2 горизонтальной проекции поверхности земли S=2400 Н/м 2 .

Расчетная схема обрешетки

Сбор нагрузки на 1м.п. обрешетки, кН/м

где S — нормативное значение веса снегового покрова на 1 м 2 горизонтальной

поверхности земли, принимаемое по табл. 4 , для IV снегового рай-

m — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к

снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый по п. 5.3 – 5.6 .

При загружении балки равномерно распределенной нагрузкой от собственного веса и снега наибольший изгибающий момент равен:

При углах наклона кровли a³10° учитывают, что собственный вес кровли и обрешетки равномерно распределен по поверхности (скату) крыши, а снег — по ее горизонтальной проекции :

M_x = M cos a = 0.076 cos 29 0 = 0.066 кН´м

M_y= M sin a = 0.076 sin 29 0 = 0.036 кН´м

Прочность брусков обрешетки проверяют с учетом косого изгиба по формуле:

где M_x и M_y — составляющие расчетного изгибающего момента относительно главных осей X и Y.

R_y=13 МПа — расчетное сопротивление древесины изгибу.

g_n=0,95 — коэффициент надежности по назначению.

Момент инерции бруска определяем по формуле:

Прогиб в плоскости, перпендикулярной скату:

Прогиб в плоскости, параллельной скату:

где Е=10 10 Па — модуль упругости древесины вдоль волокон.

Проверка прогиба:

где

При загружении балки собственным весом и сосредоточенным грузом наибольший момент в пролете равен:

Проверка прочности нормальных сечений:

где R_y=13 МПа — расчетное сопротивление древесины изгибу.

g_n=0,95 — коэффициент надежности по назначению.

Условия по первому и второму сочетаниям выполняются, следовательно принимаем обрешетку сечением b´h=0,05´0,05 с шагом 250 мм.

2.1.2. Расчет стропильных ног

Рассчитаем наслонные стропила из брусьев с однорядным расположением промежуточных опор под кровлю из оцинк. кр. железо. Основанием кровли служит обрешетка из брусков сечением 50

=0,25 м =1,0 м

Район строительства – г. Вологда.

Расчетная схема стропильной ноги

Бруски обрешетки размещены по стропильным ногам, которые нижними

концами опираются на мауэрлаты (100

Производим сбор нагрузок на 1 м 2 наклонной поверхности покрытия, данные заносим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2Сбор нагрузки на 1м.п. стропильной ноги, кН/м

где S — нормативное значение веса снегового покрова на 1 м 2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое по табл. СНиП 4 , для IV снегового района S = 2,4 кПа;

m — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый по п. 5.3 – 5.6 .

Производим статический расчет стропильной ноги как двухпролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой. Опасным сечением стропильной ноги является сечение на средней опоре.

Изгибающий момент в этом сечении:

Вертикальное давление в точке С, равное правой опорной реакции двухпролетной балки составляет:

При симметричной нагрузке обоих скатов вертикальное давление в точке С удваивается:

Раскладывая это давление по направлению стропильных ног, находим сжимающее усилие в верхней части стропильной ноги:

Растягивающее усилие в ригеле равно горизонтальной проекции усилия N.

Проверяем сечение стропильной ноги.

Из условия прочности при изгибе определяем требуемый момент инерции, вводя коэффициент 1,3 для возможности восприятия сечением продольной силы и момента.

Сечение Æ16см удовлетворяет требованиям. W_x=409,6 см 3 , J_x=3276,8 см 4 . Производим проверку сечения на сжатие с изгибом:

Типы нагрузок на кровлю

Основными нагрузками, воздействующими на кровлю, являются:

• Вес снега.
• Ветровая нагрузка.

Они имеют разную степень и характер воздействия на кровлю и стропильную систему в целом. Снеговая нагрузка более статична, все изменения происходят относительно медленно и плавно. Исключением может быть только лавинообразный сход больших сугробов, характерный для современных видов металлических кровельных покрытий. Кроме того, снег лежит в течение нескольких месяцев, в летнее время нагрузки отсутствуют.

Сход снежного покрова с крыши лавиной Источник pinterest.co.uk

Для ветра время года значения не имеет, он способен подниматься и зимой, и летом. Ветер опасен своей непредсказуемостью, его невозможно предвидеть и как-то подготовиться. Чаще всего, сильные ветра длятся недолго, но последствия бывают весьма плачевными. При этом, сильные порывы, создающие заметное давление на конструкции дома, случаются относительно редко.

В большинстве случаев ветровая нагрузка минимальна и не имеет постоянного значения. Эпизодический характер и неравномерность ветровых проявлений создают существенные сложности при определении реальной нагрузки на конструкции дома, поэтому принято учитывать максимальные табличные величины для данного региона.

Разрушительные последствия пренебрежением расчетов Источник akademija-art.hr

Выводы и сводная таблица снеговой нагрузки для областей Украины

Как видно из примера мы имеем разное значение снеговой нагрузки, в зависимости от назначения строения. Это необходимо учитывать в проектировании. Если Вы сомневаетесь, лучше взять чуть-чуть больше снеговой нагрузки и проверить несущую способность конструкций, потом взять чуть-чуть меньше снеговой нагрузки и произвести аналогичную проверку. В рабочий вариант принять по худшему варианту. Метод постоянных проверок разных значений в проектировании хорош подачей наглядного материала как работают те или иные конструкции под разными нагрузками.

Ниже приведем таблицу сводных нагрузок по областям Украины. В таблице указано значение S0 для области. Это максимальное значение в этой области. Зачастую в других городах оно чуть-чуть меньше. Используется для ориентировочной оценки снегового давления. Однако, настоятельно рекомендуем не лениться и находить свое значение S0 по приложению «Е» ДБН :2006.

Область	Максимальная снеговая нагрузка, кг/м2	Максимальная снеговая нагрузка, Па
АР Крым	100	1000
Винницкая	139	1390
Волынская	124	1240
Днепропетровская	139	1390
Донецкая	150	1500
Житомирская	146	1460
Закарпатская	149	1490
Запорожская	111	1110
Ивано-Франковская	153	1530
Киевская	160	1600
Кировоградская	132	1320
Луганская	147	1470
Львовская	150	1500
Николаевская	120	1200
Одесская	117	1170
Полтавская	160	1600
Ровенская	132	1320
Сумская	179	1790
Тернопольская	139	1390
Харьковская	160	1600
Херсонская	84	840
Хмельницкая	137	1370
Черкасская	156	1560
Черновицкая	132	1320
Черниговская	172	1720

Для справки:

Скачать ДБН :2006 «Навантаження і впливи. Норми проектування».