Как сделать расчет нагрузки на кровлю

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:

Расчет материала для стропил односкатной крыши

Стропильная система — основной несущий элемент для кровли и подкровельных элементов. Недостаточно тщательный расчет или не полностью учтенные нагрузки могут стать причиной провисания или прогиба стропил, что повлечет за собой появление протечек и порчу всей постройки.

Для расчета прежде всего следует определиться с выбором материала. В данном случае следует придерживаться традиционного подхода и использовать обрезную сосновую доску 50 на 150 мм. Такой выбор проверен временем, сосна мало впитывает атмосферную влагу, она легка и достаточно прочна.

ВНИМАНИЕ!
При этом, важно просушить доски перед монтажными работами, чтобы они, рассыхаясь, не деформировались, не нарушили геометрию системы

Кроме того, надо учесть:

• Назначение постройки, в частности — чердачного помещения.
• Размеры крыши, длина и угол наклона ската.
• Материал кровли.
• Количество снега и сила ветра.

Учет этих факторов поможет определить оптимальное расстояние между стропилами, а также рассчитать количество пиломатериала. Если длина ската больше 6,5 м, то потребуется установка дополнительных стоек.

Стандартная величина шага стропил обычно колеблется в пределах 60-70 см, что позволяет делать упрощенный расчет системы. При этом, рекомендуется обратиться к онлайн-калькуляторам, чтобы проверить свои результаты.

Односкатная крыша имеет самую простую структуру, но пространство под ней сложнее использовать в жилых целях. Чаще всего, такой вариант используется для подсобных или вспомогательных построек, когда чердак не рассматривается в качестве жилого помещения.

В таких случаях вес и нагрузка от кровли на стены снижены за счет отсутствия утепляющего слоя, что упрощает строительство, снижает расходы на материалы.

Расчет материала

Ветер и распределение снега на двух скатах

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

В таком случае ваша формулу теперь будет иметь такой вид:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Зависимость нагрузок от угла наклона крыши

Угол наклона крыши определяет площадь и мощность контакта кровли с ветром и снегом. При этом, снеговая масса имеет вертикально направленный вектор силы, а ветровое давление, вне зависимости от направления — горизонтальный.

Поэтому, принимая угол наклона более крутым, можно снизить давление снежных масс, а иногда и полностью исключить возникновение скоплений снега, но, при этом, увеличивается «парусность» крыши, ветровые напряжения возрастают.

ВАЖНО!
Это обстоятельство вынуждает искать «золотую середину», то есть — оптимальный угол наклона кровли, максимально снижающий снеговое давление и, при этом, создающий как можно меньшее препятствие для ветра.

Очевидно, что для снижения ветровых нагрузок идеальной была бы плоская кровля, тогда как именно она не позволит скатываться массам снега и поспособствует образованию больших сугробов, при таянии способных промочить всю постройку. Выходом из ситуации является выбор такого угла наклона, при котором максимально удовлетворяются требования как по снеговой, так и по ветровой нагрузкам, а они в разных регионах имеют индивидуальные значения.

Зависимость нагрузки от угла крыши

10 Ответы

0 голосов

ответил

27 Май

от
chela (bv)
Доктор Наук

(42.5k баллов)

● 3 ● 4 ● 4

Лучший ответ

Вес снега нужно обязательно учитывать тем людям, которые проектируют крыши домов. В этом случае нужно учитывать то, что даже свежевыпавший снег может быть как сухим, так и очень мокрым.

Вес этого снега очень разный — от 50 кг/куб до 600 кг/куб.

Если крыша имеет небольшой уклон и ее размеры например 80 м.кв и она рассчитана на толщину снега в 40 см, то вся конструкция должна справиться с весом 80*0,4*600 = 19,2 тонны. Это достаточно большой вес, который грозит завалить крышу, поэтому я рекомендовал бы всем при наличии большого снежного покрова на крыше по мере возможности хотя-бы частично очищать ее от снега.

Сколько весит куб снега

Нашла вот такую информацию, что вес 1м3 снега (1 кубический метр) составляет

• если снег свежевыпавший — 50- 100 килограммов:
• сухой (неподтаявший) и чистый — 100 — 300 килограммов;
• тающий снег — 350-600 килограммов.

Вес рассчитывают от плотности, а плотность снега может быть как сам снег разным.

Снег бывает рыхлым, утрамбованным, мокрым, пушистым и так далее. Кубы снега необходимо знать водителям снегоуборочных машин, от количества вывезенных кубов снега зависит их зарплата. Вот цифры , сколько снега в одном кубометре.

Сухой снег, только что выпал от 30 до 60 килограмм.

Мокрый снег, только что выпал от 60 до 150 кг.

Снег, который выпал и уже успел осесть, в 1 кубометре получается от 200 до 300 кг.

Снег, который выпал в результате метели или ветер его принес, вмещает в кубе от 200 до 300 кг.

Снег осел, но это старый сухой снег и это от 300 до 500 кг.

Сухой, очень плотно слежавшийся снег, он по структуре зернистый, это может быть многолетний снег , в 1 кубометре от 500 до 600 кг.

Этот же самый снег, но мокрый , тогда в одном кубе от 600 до 800 кг.

И еще есть глетчерный лед , я бы назвала его настом, в 1 кубометре от 800 до 960 килограмм.

Самый легкий снег зафиксирован в Якутии — один кубометр этого пушистого игольчатого снега весит всего 10 килограммов. Снег, падающий в тихую безветренную погоду весит чуть более 50 килограмм на куб. При легкой метели снег уплотняется ветром и его вес будет лежать в промежутке от 120 до 180 килограмм на каждый кубометр. В сильный ветер, да еще и продолжающийся несколько дней подряд снег может утрамбоваться до 400-450 килограмм в кубометре. Так же по плотности различается снег из чистых лесов и пригородов. В лесу плотность снега составляет 100 килограмм, а в полях близ городов составляет 400 килограмм на куб. Вносит свой вклад в плотность снега и оттепель. При плотности в 750 килограмм на куб снег перестает быть снегом — перестает пропускать воздух и следовательно сжиматься и уплотняться.

Все зависит от того, про какой снег идет речь. Ведь снег бывает разный: только выпавший, лежалый, тающий.

Нашла вот такую таблицу, где указана плотность снега в различных его состояниях.

Здесь мы можем увидеть, что в один кубометр снега составляет от 100 до 420 кг.

Здравствуйте, тут все зависит от многих факторов, снег новый или нет, какой плотности снег, он сухой или тающий, если все это рассчитать вместе то вес снега в одном кубометре может варьироваться от пятидесяти килограммов до семисот килограммов!

0 голосов

Всё, безусловно, зависит от того какой это снег и какой процент содержания воды в нем. Например, только что выпавший снег может весить от 100 до 150 кг на 1 м³. Однако, если его утрамбовать, то будет больше. Если снег талый, то в зависимости от того, сколько он содержит воды может весить от 500 до 800 кг на 1 м³.

Размер фракций песка

Сколько в мешке песка кубов материала – можно определить с учетом его зернового состава. Для этого достаточно просеять песчинки с использованием специальных сит. В результате у вас появится возможность определить уровень содержания в материале частиц гравия, обладающих определенными размерными данными. Обычно при расчетах используется модуль крупности материала.

Таблица 1. Модуль крупности песка:

Тип материала	Размер фракций материала, мм
Мелкий	1,5-2
Средний	2-2,5
Крупный	более 2,5

Если перед вами фракции, превышающие размер 2,5 мм, скорее всего вы имеете дело с карьерным или речным песком, сколько весит куб материала в этом случае, будет зависеть от водопотребности.

В соответствии с размером частиц материал делится на 2 класса:

• I – более 1,5 мм;
• II – с любыми размерными данными.

От класса материала и размера его фракций зависит, сколько стоит 1 куб песка для проведения строительных работ.

Существует три размера фракций песка — мелкий, средний и крупный.

Расчет массы снега и нагрузки по СНиП

При снегопаде нагрузка может деформировать элементы несущей конструкции дома, стропильную систему, кровельные материалы. С целью предотвращения этого на стадии проектирования выполняют расчет конструкции в зависимости от воздействия нагрузки. В среднем снег весит порядка 100кг/м 3 , а в мокром состоянии его масса достигает 300 кг/м 3 . Зная эти величины, достаточно просто можно рассчитать нагрузку на всю площадь, руководствуясь всего лишь толщиной снегового слоя.

Толщина покрова должна измеряться на открытом участке, после чего это значение умножают на коэффициент запаса — 1,5. Для учета региональных особенностей местности в России используют специальную карту снеговой нагрузки. На её основе построены требования СНиП и других правил. Полная снеговая нагрузка на крышу рассчитывается при помощи формулы:

где S – полная снеговая нагрузка;

S_расч. – расчетное значение веса снега на 1 м 2 горизонтальной поверхности земли;

μ – расчетный коэффициент, учитывающий наклон кровли.

На территории России расчетное значение веса снега на 1м 2 в соответствии со СНиП принимается по специальной карте, которая представлена ниже.

СНиП оговаривает следующие значения коэффициента μ:

• при уклоне крыши менее, чем 25° его значение равняется единице;
• при величине уклона от 25° до 60° он имеет значение 0,7;
• если уклон составляет более 60° , расчетный коэффициент не учитывается при расчете нагрузки.

Сбор нагрузок на кровлю и стропила

По этой причине в местах с повышенной снеговой нагрузкой строительство домов производится с углом наклона от 45° до 60°. Но даже при такой крутизне у сложной конфигурации крыши по причине большого количества сложных соединений и примыканий будет неравномерная нагрузка.

● Антиобледенительная система с кабельным обогревом действенно помогает предотвратить образованию наледи и сосулек. Данная система в ручном или автоматическом режиме управления контролирует установленный по всему периметру крыши нагревательный элемент.

● Расчёт конструкции в процессе проектирования идёт в зависимости от воздействия нагрузки. Вес снега в среднем составляет 100 кг/м³, но в мокром состоянии вес снег может достигать и 300 кг/м³. Исходя из толщины снегового слоя, можно достаточно легко рассчитать нагрузку на всю площадь крыши.

• Толщину снежного покрова необходимо измерять на открытом участке, но для увеличения запаса прочности эту величину надо будет умножить на 1,5. Ввиду региональных климатических условий есть карта снеговой нагрузки. Основные правила и требования СНиП построены согласно этой карте.

● Полная снеговая нагрузка на крышу рассчитывается по формуле: S=Sрасч.×μ

S – полная снеговая нагрузка; Sрасч. – расчётное значение веса снега на 1 м² горизонтальной поверхности земли; μ – расчётный коэффициент, учитывающий наклон кровли.

• Карта расчетных снеговых нагрузок в регионах России СНиП оговаривает следующие значения коэффициента μ:

— при уклоне крыши менее, чем 25° его значение равняется единице; — при величине уклона от 25° до 60° он имеет значение 0,7; — если уклон составляет более 60°, то при расчёте нагрузки расчетный коэффициент не учитывается.

• Установка снегозадержателей эффективно борется со сползанием снега с карниза крыши. При их установке нет нужды в ручной очистке крыши от снега. Если нормативная снеговая нагрузка на превышает 180 кг/м², то устанавливаются трубчатые конструкции, а при более плотном весе снежного покрова применяются снегозадержатели в несколько рядов.

● Случаи использования снегозадержателей, согласно СНиП:

• При уклоне 5% и более с наружным водостоком снегозадержатели монтируются на расстоянии 0,6-1,0 метра от края кровли.

• При использовнии трубчатых снегозадержателей под ними должна быть сплошная обрешётка крыши.

• Кроме этого, СНиП описывает основные конструкции и геометрические размеры снегозадержателей, а также места их установки и принцип действия.

• Плоские типы крыши, особенно в частном домостроении, в регионах со значительной снеговой нагрузкой практически не используются. На плоской крыше накапливается очень большое количество снега и при расчёте нагрузки необходимо обеспечить серьёзный запас прочности несущей конструкции. На горизонтальной поверхности крыши организация водосточной системы должна предусматривать уклон в сторону водосточной воронки не менее 2º и наличие системы подогрева кровли.

• Расчёт основных нагрузок позволит наиболее оптимально решить вопрос выбора конструкции стропильной системы и обеспечит долгий срок службы кровельного покрытия с сохранением надёжности и безопасности. При использовании результатов расчётов и исходя из значений нагрузки можно будет легче определиться с выбором типа крыши и кровельного материала с необходимыми характеристиками.

Использование материалов сайта при условии обязательной гиперссылки на данный ресурс.

Снеговая нагрузка скатных кровель

c http-equiv=»Content-Type» content=»text/html;charset=UTF-8″>lass=»article_show_context_1″>

Несмотря на то, что скатные конструкции кровли имеют определенные преимущества перед плоскими вариантами, в любом случае выполняется расчет давления на несущие элементы крыши в результате возникновения снеговой нагрузки. Цель расчета — определить ориентировочный средний размер стропил в зависимости от общей массы кровельного пирога, снеговой и ветровой нагрузки.

Методика расчета

Стандартный подход в определении величины нагрузки площади ската требует выполнения следующих расчетов:

Определяется максимальная высота снегового заряда на крыше и его вес на единицу площади крыши;
По рекомендациям и нормативам СНиПа определяют коэффициент уменьшения давления на скатной поверхности в сравнении с плоской крышей, при этом качество и шероховатость кровельного материала в расчет не принимают, используется только угол наклона кровли;
Перемножая массу на коэффициент уменьшения и площадь поверхности, получают давление от снеговой массы, передающееся на стены и фундамент

Эту величину используют только для оценки нагрузки, а не для точных расчетов.

Важно! При этом в стандартном способе расчета принимается, что снеговой покров распределен равномерно по всей плоскости крыши.

Как и для плоских вариантов крыш, нагрузку от снеговой массы на скатных конструкциях можно посчитать с помощью программы – калькулятора, в ней содержится много поправочных коэффициентов, поэтому результат получается несколько точнее грубой оценки в одно арифметическое действие.

Как ведет себя снежный покров на различных участках

Зачастую считают, что давление снега на скат кровли не зависит от высоты покрова. Это действительно так, но только для свежевыпавшего снега и только для абсолютно герметичных кровель с углом наклона не менее 25%. Во всех остальных случаях неравномерное давление снега начинает сказываться уже через сутки.

Снег в любом случае начинает перемещаться вниз и таять. Большая часть массы уйдет с коньковой поверхности вниз, ближе к свесам. Часть воды затекает в стыки между листами кровли и может намерзать или улавливаться теплоизоляцией. Чем теплее кровля, тем крепче держится снег на ее поверхности. В некоторых случаях используют обогревающие элементы, позволяющие растопить замерзшую воду в самых опасных для крыши местах- центральной части и на свесах.

Снеговой заряд на крыше начинает перераспределяться вдоль ската, в первую очередь из-за процесса уплотнения, и во вторую — из-за неравномерной деформации стропильной системы. На рисунке приведена схема прогиба скатной кровли, полученная расчетным способом моделирования на компьютере.

Центральная часть стропил, самая гибкая и неустойчивая, прогибается, и соответственно, в каждой точке кровли под снеговой нагрузкой меняется угол наклона ската, а значит, на участках ближе к свесам увеличивается давление на стропильный каркас.

Особенности распределения снеговой нагрузки поверхности крыши

Часто сбивают с толку данные о количестве и мощности снегового покрова в различных климатических поясах. Эти сведения имеют очень среднее значение, в одних условиях из-за наветренной позиции крыши снега меньше, а с подветренной – больше. Кроме того, на самой крыше имеется масса конструктивных элементов и участков, где снеговая нагрузка значительно выше средней величины.Например, углы ендова, слуховые и мансардные окна.

В этих местах при неудачном направлении ветра может образоваться сугроб в несколько раз выше среднего значения. Самым неприятным явлением в перемещении снеговой массы является скопление на свесах огромных зарядов снега, перемешанных с талой водой. Давление такой массы может на порядок превышать среднюю характеристику снеговой нагрузки из справочных данных.

Заключение

На процесс скопления снега может влиять даже материал кровли. Лучше всего показала себя кровля из классической керамической черепицы. Неплохо сбрасывают снег крыши, крытые металлическим оцинкованным покрытием, металлочерепицей, хуже всего борется со снегом ондулин и битумная черепица, рулонная кровля. Поэтому характер покрытия необходимо также учитывать при расчете будущей снеговой нагрузки.

( Пока оценок нет )

Снег на путях…

«…Но едва Владимир выехал за околицу в поле, как поднялся ветер и сделалась такая метель, что он ничего не взвидел. В одну минуту дорогу занесло; окрестность исчезла во мгле мутной и желтоватой, сквозь которую летели белые хлопья снегу; небо слилося с землею…»

А. Пушкин.

Свежевыпавший снег обычно очень рыхлый, снежинки почти не связаны между собой, и даже небольшой ветер (2…4 метра в секунду) приводит их в движение. С увеличением скорости ветра количество переносимого снега быстро возрастает. Основная масса снега (почти 90 процентов) перемещается над землей на высоте не более 20 сантиметров. Эти тонкие, непрерывно меняющиеся струйки снега называются «поземкой». Чтобы ее приостановить, не надо создавать высокие препятствия. Даже оставшаяся в поле стерня хорошо задерживает гаков перенос снега.

Но если ветер усиливается, снег поднимается выше, до нескольких метров, начинается так называемая низовая метель. Верхней метелью называют снегопад, при котором снежинки падают и остаются лежать на месте. Так бывает, если падает мокрый снег, даже при сильном ветре он ложится ровным слоем, не разрушаемым ветром.

Чаще всего путь снежинки не заканчивается в том месте, где она впервые коснулась Земли. Если скорость ветра достаточно велика, упавшая снежинка вновь поднимается для того. чтобы снова упасть… При этих скачках снежинка дробится на части, выбивает из поверхностного слоя другие частицы, которые тоже включаются в движение. Такой тип переноса, когда в воздухе одновременно находятся и падающие и поднятые с поверхности снежинки, снеговеды называют общей метелью, или, если скорость ветра и масса переносимого снега очень велики, пургой. Во время пурги совершенно невозможно разобрать, падает ли снег сверху, поднимается ли с земли или это смешение тех и других снежинок. При ветре 16…20 метров в секунду поднимается пурга, при которой уже в нескольких метрах невозможно ничего рассмотреть и совсем легко заблудиться.

Пурга страшна еще тем, что мельчайшие разломанные, перетертые частички снежинок обладают исключительной проникающей способностью, они забиваются во все поры одежды, спастись от них можно только в специальном штормовом снаряжении. Вспомните описание снежных буранов у Пушкина, Аксакова, Куприна

И обратите внимание на то, что везде речь идет о буранах степной или лесостепной зоны нашей страны, а не о западных – более снежных районах. И это не случайно

Мягкий климат, большая влажность воздуха в западных районах способствуют закреплению снега. Во всей западной части европейской территории страны серьезные заносы – это редкое, почти исключительное событие, хотя осадков зимой выпадает немало.

В зоне степей снег отличается сухостью, ветер легко переносит его на большие расстояния, наметая сугробы, хотя средний снежный покров совсем невысок.

Метель, буран, пурга – эти природные явления не потеряли своего грозного смысла ив наши дни, они опасны и для современного транспорта. Измерения показывают, что во время сильной метели через погонный метр дороги за минуту проносится 8…10 килограммов снега. Для борьбы с заносами и для расчистки путей в нашей стране ежегодно затрачиваются десятки миллионов рублей. Работают снегоуборочные машины различных конструкций, снег разметают, скалывают, счищают, вывозят. Для защиты железнодорожных и автомобильных путей от снежных заносов ставят различные виды ограждений, задерживающих снег. До недавнего времени особенно широко были распространены переносные легкие дощатые щиты, их устанавливали на зиму вдоль участков, на которых часты метели. Щиты тормозят, снижают скорость потока ветра и снега, снег перелетает через щит и с подветренной стороны ложится полосами, которые в 10…15 раз длиннее, чем высота щита. При сильном ветре через стандартный железнодорожный щит площадью 2 x 2 метра за сутки переносится до 15 тонн снега! Однако этот способ снегозащиты достаточно дорог (щиты быстро изнашиваются и требуют ремонта) и трудоемок (перестановка их требует много рабочей силы). Поэтому вместо щитов сейчас почти всюду вдоль дорог сажают «живые изгороди» – в несколько рядов кустарники и деревья.

Однако искусственное перераспределение снежного покрова вдоль дорог имеет и свои отрицательные свойства. В непосредственной близости от полотна дороги скапливаются огромные массы снега, которые весной приводят к переувлажнению грунтов, к размыву полотна, к тому, что дорожные откосы оплывают, оседают, перекашиваются.

Ветровая нагрузка

Ветровая нагрузка на крышу при боковом давлении воздушного потока несет столкновение с крышей и со стеной здания. Завихрение потока, происходящее у стены, частично уходит к фундаменту, другая часть потока по касательной стены производит удар о свес крыши. Атака ветрового потока огибает касательно конек крыши с захватом спокойных молекул воздуха со стороны подветренной и уходит прочь. Исходя из этого, сил способных сорвать кровлю или опрокинуть ее, возникает сразу три. Одна – сила подъема, которая образуется при разности давления воздуха со стороны подветренной, и две другие силы – касательные со стороны наветренной.

Возникает еще одна сила, способная вдавить склон крыши, действующая перпендикулярно скату. Касательные и нормальные силы могут изменять свое значение в зависимости от угла наклона ската. Понятно, что чем больше величина угла наклона кровли, тем большее влияние принимают силы нормальные и меньше касательные. На крышах пологих принимают большое значение касательные силы, увеличиваясь в своей подъемной силе со стороны подветренной, таким образом, уменьшается нормальная сила со стороны наветренной.

А теперь давайте посмотрим, как происходит расчет нагрузки. Кстати, на карте Украины вам вновь придется переводит Паскали в килограммы, как мы это делали при расчете снеговой нагрузки.

Расчет ветровой нагрузки w, зависящей от высоты z над землей, определяется по такой формуле:  Wр = W?k(z)?c, в которой W – расчетное значение давления ветра, определяемое по карте «Изменениях к СНиП  2.01.07-85»; а коэффициент k учитывает изменения ветрового давления для z, определим по таблице; коэффициент c – учитывает изменения всех направлений давления нормальных сил, в зависимости от расположения ската к наветренной или подветренной сторон.

Аэродинамические коэффициенты со знаком «плюс» определяют направление создаваемого давления ветра на поверхность (давление активное), «минус» — от соответствующей поверхности (отсос). Линейной интерполяцией находятся промежуточные значения нагрузок. При затрудненном использовании таблиц 3, 4 на рисунке про аэродинамические коэффициенты ветровой нагрузки, практикуют выбор наибольшего значения коэффициентов для определенных углов наклона крыш.

Крыши с крутым углом наклона, ветер разрушает опрокидыванием, пологие крыши – срываются. Для избегания разрушения, строители нижние концы стропильных ног прикрепляют скруткой из проволоки к ершу, который вбит в стену. Ерш представляет собой штырь из металла с насечками предотвращающие выдергивание, изготавливают способом ковки. Если неизвестен факт стороны, с которой ожидается сильный ветер, то лучше стропильные ноги прикрутить через одну по периметру всего здания – стороны с умеренным ветром, и каждую ногу – в районе с сильным воздушным давлением. Укрепление стропил можно произвести другим образом – концы проволоки заложить в укладку стен во время строительства. Чтобы не испортить внешний фасад, концы проволоки выпустить внутрь чердачного помещения. Удобна в таком использовании отожженная стальная проволока, с диаметрами начиная от 4 мм и до 8 мм.

Общую устойчивость каркаса крыши обеспечивают подкосами, раскосами и связками по диагонали. Способствует стропильной системе использование устройства обрешетки.

Вот таким образом и происходит расчет ветровой нагрузки на крышу.

Если вы внимательно читали, то должны были понять, что вообще их себя представляют ветровая и снеговая нагрузка для вашего будущего дома. Если отнесетесь не серьезно к этому делу, то может произойти беда. Это еще не все виды нагрузок. Оставшиеся виды описываются в другой статье.

Понятие снеговой нагрузки

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

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 S 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 S по приложению «Е» ДБН В.1.2-2:2006.

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 В.1.2-2:2006 «Навантаження і впливи. Норми проектування».

В дополнение к материалу небольшое видео, в котором показывается, как с помощью ДБН В.1.2-2:2006 найти снеговую нагрузку для г. Львов. Звук, конечно слабенький, но желающие разобраться смогут почерпнуть для себя много полезного.

Добавить комментарий