Самостоятельный расчет снеговой нагрузки на кровлю – насколько точным должен быть расчет

Вес снега в зимний период создает значительную нагрузку на стропильную систему крыши, а через нее – на фундамент здания. Расчет снеговой нагрузки на кровлю необходим как для определения параметров конструкции крыши, так и при проектировании основания, где важным значением является полный вес дома. В этой статье рассматриваются методики определения веса снежного покрова на крыше дома, определяется, какую угрозу он несет людям и конструкциям жилища. Информация будет полезна всем людям, проживающим в регионах со снежными и длительными зимами, планирующим строить частный дом.

Дом со снежной шапкой на крыше Источник ayanahouse.com

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

Зависимость нагрузок от угла наклона крыши

Снеговая и ветровая нагрузки имеют обратную зависимость от угла наклона крыши. Ветер направлен параллельно поверхности земли, для него являются помехой любые вертикальные объекты. Снег ложится на плоскость и давит на нее в направлении сверху-вниз. Поэтому, чем круче угол наклона скатов крыши, тем значительнее ветровые нагрузки и, наоборот, слабее давление снежных сугробов. Поэтому для снижения ветровых нагрузок надо уменьшать угол наклона, а для снижения нагрузок снеговых – увеличивать.

Такое несоответствие требует от проектировщика точного знания о величине снегового покрова и силе преобладающих в регионе ветров, возможности и частоте шквалистых порывов. Иначе можно получить чрезмерно крутую кровлю, образующую сильный парус, или слишком плоскую, не позволяющую снегу скатываться вниз по наклонной плоскости.

Кровля должна быть спроектирована с учетом возможности скатывания снега вниз по наклонной плоскости Источник pxhere.com

Чем опасны снеговые нагрузки

Высокие снеговые нагрузки опасны по нескольким позициям:

• Создание чрезмерного давления на стропильную систему, вызывающего прогиб, провисание покрытия или разрушение несущих элементов крыши.
• Появление дополнительной нагрузки на стены дома, а через них – на фундамент.
• Большой вес снега опасен при внезапном сходе сугробов с крыши, так как могут пострадать оказавшиеся внизу люди, автомобили или иное имущество.

Кроме того, большое количество снега при повышении температуры начинает подтаивать, образуя на поверхности кровли слой льда. Он плотный и тяжелый, хорошо удерживается на поверхности, постепенно увеличивая свою толщину. Во время оттепелей этот лед скатывается вниз и причиняет сильный ущерб всем предметам, на которые упадет. Необходимо помнить, что относительно тонкий слой льда в 5 см на поверхности ската площадью 20 м2 весит около тонны.

Расчет снеговой нагрузки на плоскую кровлю показывает величину воздействия снега на горизонтальную плоскость. Угол наклона скатов учитывается специальными коэффициентами. Считается, что при наклоне более 75° снеговая нагрузка отсутствует, хотя на практике случается налипание мокрого снега и на вертикальные плоскости. В этом таится еще одна опасность, когда конструкции дома оказываются неподготовленными для приема значительного давления.

Опасный для жизни неконтролируемый сход снега Источник www.staffaltay.ru

Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на ремонте и проектировании кровли.

Почему так важно определить, сколько кубов песка в 1 тонне

Показатель, отражающий, сколько килограмм в 1 кубе песка, при ошибочных расчетах способен вызвать множество трудностей:

• нарушение рецептуры смеси из бетона;
• неправильная консистенция готового раствора;
• утрата адгезивных свойств;
• низкое качество бетона;
• нарушения в процессе застывания;
• снижение прочности бетона;
• преждевременное разрушение конструкции, изготовленной из цементного раствора.

По этой причине очень важно определить не только, сколько песка в 1 кубе, но и какой вес материала содержится в этом объеме. На заметку! В большинстве случаев используется в качестве стандартной меры веса 1 куб песка

Именно эта единица рассматривается, как общепринятый показатель для вычислений. Несмотря на это в справочниках и таблицах можно встретить и другие варианты, например, песок в тоннах/куб. м или в граммах/куб. см

На заметку! В большинстве случаев используется в качестве стандартной меры веса 1 куб песка. Именно эта единица рассматривается, как общепринятый показатель для вычислений. Несмотря на это в справочниках и таблицах можно встретить и другие варианты, например, песок в тоннах/куб. м или в граммах/куб. см.

При расчете необходимого количества кубов песка учитывают его удельный вес.

Показатель, отражающий по 1 кубу, сколько кг песка содержится в указанном объеме, называется удельной массой или удельным весом. Данная мера, применимая к сыпучим материалам, находится в диапазоне 1500-2800 кг/м³. В соответствии теперь можно прикинуть, сколько кг в кубе песка.

На значение удельной массы материала могут повлиять различные факторы, среди которых:

• состав минералов;
• состав зерна;
• размер фракций;
• уровень влажности;
• процент уплотнения;
• примеси.

Утрамбовка тротуарной плитки с использованием мокрого песка.

Особенности распределения снеговой нагрузки на поверхности крыши

Снеговая нагрузка распределяется на поверхности кровли по-разному, равномерно по всей площади, или с заметным перекосом в подветренную сторону. Иногда на склонах нарастают огромные свисающие пласты, которые создают соответствующее давление на карнизную часть кровли.

Распределение снеговой нагрузки на поверхности крыши Источник obustroeno.com

Такие перекосы способны деформировать или разрушить конструкции стропил, создать значительное давление на фундамент. Необходимо понимать, что и равномерная нагрузка от веса снега воздействует на конструкции дома крайне неблагоприятным образом. Существуют регионы, где толщина снежного покрова превышает 2 м. В таких условиях крайне важно принимать правильные углы наклона скатов, чтобы снеговые массы могли скатываться с них, не достигая чрезмерной толщины и не создавая непосильной нагрузки для опорных конструкций.

Величина снежного покрова более 2 метров — непосильная нагрузка для опорных конструкций Источник ko.decorexpro.com

Установка снегозадержателей

Если расчет выполнен правильно, тогда снег с поверхности крыши можно не убирать. А для борьбы с его сползанием с карниза используют снегозадержатели. Они очень удобны в эксплуатации и освобождают от необходимости удаления снега с кровли дома. В стандартном варианте применяют трубчатые конструкции, которые способны работать, если нормативная снеговая нагрузка не превышает 180 кг/м2. При более плотном весе используют установку снегозадержателей в несколько рядов. СНиП оговаривает случаи использования снегозадержателей:

• при уклоне 5% и более с наружным водостоком;
• снегозадержатели устанавливают на расстоянии 0,6-1,0 метра от края кровли;
• при эксплуатации трубчатых снегозадержателей под ними должна предусматриваться сплошная обрешетка крыши.

Обязательно почитайте: Особенности расчета стропил мансардной крыши

Также СНиП описывает основные конструкции и геометрические размеры снегозадержателей, места их установки и принцип действия.

Определение давления снега на кровлю по СНиП

При появлении необходимости определить, какая нагрузка от снега на крышу существует в данном регионе, сразу возникает масса вопросов. Прежде всего, каким образом можно узнать величину снежного покрова? Прямое измерение линейкой полезной информации не даст – каждая зима имеет свои особенности, бывают малоснежные сезоны, когда уровень осадков меньше обычного.

Величина снегового воздействия может быть определена с помощью приложений СНиП. Существует карта РФ, в которой очерчены и пронумерованы все регионы, имеющие одинаковую величину снежного покрова. Рассмотрим актуальную на сегодня редакцию этого приложения:

Карта СНИП РФ с регионами, имеющими одинаковую величину снежного покрова Источник stroy-okey.ru

Для определения снегового давления на кровлю надо отыскать интересующую точку на карте и выяснить, к какому снеговому району она принадлежит. Затем используем таблицу:

Если площадь крыши известна, то определить вес снега не составит труда – надо просто разделить ее на табличное значение для данного региона. Но полученное значение показывает нагрузку на горизонтальную плоскость. Для учета угла наклона используется поправочный коэффициент. Он найден опытным путем и имеет следующие значения:

• При угле наклона до 25° – 1.
• При угле наклона от 25 до 60° – 0,7.
• При угле наклона более 75° – 0.

Нулевое значение поправочного коэффициента принято потому, что считается, что такой наклон обеспечивает самостоятельный сход снега со скатов, и давление отсутствует. Для таких крыш нередко используют снегозадержатели, препятствующие слишком массированному сходу снега.

Снегозадержатели препятствуют массированному сползанию снега Источник umnik.spb.ru

Удельный вес: такой легкий и тяжелый снег

А теперь перейдем к практике. Если вы живете в России, а не на южном континенте без зимы, то знаете, каким на самом деле бывает снег: невероятно легким и неимоверно тяжелым. Например, тот же пушистый снежок в морозную и сухую погоду при температуре -10°С будет иметь плотность около 10 кг на кубический метр. А вот снег под конец осени и в начале зимы, который долго лежал на горизонтальных и наклонных поверхностях и «слежался», уже имеет массу куда больше – от 60 килограмм на кубический метр. К слову, узнать плотность снега не сложно – достаточно зимой вырезать большой лопатой образец снега в один кубический метр и взвесить его.

Если мы говорим о рыхлом снеге, который, по идее, легок и не доставляет проблем, то знайте, что здесь таится некая опасность. Рыхлый снег как ни какой другой быстро вбирает в себя все осадки в виде дождя и становится уже мокрым снегом. А его нахождение на крыше, где нет грамотно организованного стока, чревато большими проблемами.

Далее, весной в процессе длительной оттепели удельный вес снега также значительно растет. У сухого уплотненного снега среднестатистическая плотность находится в пределах от 200 до 400 кг на кубический метр. Не упускайте также такой важный момент, когда снег долго оставался лежать на крыше и не было нового снегопада, а вы его не убирали. Тогда независимо от его плотности, он будет иметь всю ту же массу, хотя визуально сама «шапка» стала меньше в два раза. В особо влажном климате весной удельный вес снега достигает 700 кг на кубический метр!

Расчет снеговой нагрузки онлайн калькулятор

Для расчета веса снега на крыше существует еще один способ. Это – применение онлайн-калькулятора, специализированного ресурса, автоматически выполняющего расчеты по исходным данным пользователя. Споры о пользе онлайн-калькуляторов ведутся с самого первого дня их появления. Большинство пользователей убеждено, что, при необходимости выполнить качественный расчет снеговой нагрузки на кровлю, калькулятор бесполезен.

Полагаться на неизвестный алгоритм в таком ответственном вопросе опасно. Сторонники использования этих ресурсов утверждают, что критерием качества работы подобных ресурсов может служить дублирование расчета на других калькуляторах. Сложно сказать определенно, кто из них прав. Однако, учитывая относительную простоту самостоятельного расчета, гораздо правильнее совершить эти несколько арифметических действий самостоятельно.

Самостоятельный расчет снеговой нагрузки на крышу Источник umnik.spb.ru

Расчёт снеговой нагрузки на крышу в Московской области

В качестве примера рассмотрим, как рассчитывается снеговая нагрузка на кровлю в Московской области. Исходные данные:

• Дом с двумя скатами, общая площадь кровли 64 м2.
• Угол наклона скатов составляет 36°.

По карте снеговых районов определяем, к какому из них принадлежит Московская область. Это 3 район. По таблице получаем удельную величину нагрузки, равную 180 мг/м2.

64 × 180 = 11520 кг.

Полученное значение надо умножить на коэффициент уклона. В рассматриваемом случае он равен 0,7. Тогда получаем:

11520 × 0,7 = 8064 кг.

Вес снега будет составлять 8т и 64 кг. Как можно видеть, никакой сложности этот расчет не представляет, требуется выполнить буквально 2 действия.

Простые понятные арифметические действия для вычисления величины снеговой нагрузки Источник domik.ua

Таблица снеговых и ветровых районов по городам России