Снеговые районы россии (снеговая нагрузка)

Применение данных о снеговой нагрузке при создании проекта кровли

Мы выяснили, как рассчитать вес снега на крышу. Теперь гораздо важнее правильно применить рассчитанный коэффициент при проектировании всей кровли и особенно ее стропильной части.

Такая важная и основополагающая часть кровли, как мауэрлат, в принципе, не зависит от снеговой нагрузки, так как ложится на стены и служит для распределения давления стропил на стены дома

Но для качественной и прочной крыши важно учесть некоторые моменты

• Предпочтительнее применять для мауэрлата брус с квадратным сечением.
• Установка производится с условием, что до угла несущей стены должно остаться 3-5 см. То есть мауэрлат примерно на 10 см короче стены, на которую он укладывается.
• При тонких стенах мауэрлат должен быть уложен с перекрытием стены на 4-5 см, то есть быть толще ее на 10 см. В этом случае брус хорошо распределяет нагрузку от стропильной системы и не допускается разрушение краев стены.

Важным моментом в проектировке крыши является расчет стропил. При выборе их сечения и шага учитываются следующие показатели:

длина стропил;
вес планируемого кровельного материала;
снеговая нагрузка;
при планировании стропильной системы кроме веса снега важно произвести расчет ветровой нагрузки на кровлю. Особенно важен этот момент в ветреных регионах или при отдельно стоящем от остальных зданий доме.

Сечение и шаг стропил должны быть рассчитаны таким образом, чтобы не только выдерживать названную выше нагрузку, но и обладать запасом большей прочности

Особенно важно здесь обратить внимание на длину стропильных ног. От этого параметра зависит такой момент, как прогиб бруса

Чем длиннее стропильная нога, тем больше будет ее прогиб. Узнать эту величину необходимо заранее в специализированном справочнике строительных материалов, где собраны значения прогибов разных сечений бруса на погонный метр. Допустимым является прогиб не более 10-15 мм. При большем значении сечении балки увеличивается на 20%.

Не менее важно учесть вес такого кровельного элемента, как обрешетка. Если планируется использование мягкой кровли и создание под нее сплошной обрешеточной системы, то подобная конструкция будет также иметь значительный вес, который в обязательном порядке должен быть учтен при проектировании кровли.

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:

Карты и таблицы по снеговой и ветровой нагрузке

Главное отличие СП 20.13330.2016 от нормативов 2011 года — это радикальное увеличение снеговой нагрузки практически по всей территории России, за исключением некоторых территорий. Также была сильно переработана карта районирования по весу снегового покрова. Это связано с переходом на период расчета в 50 лет, который давно используется в европейских нормах. Это должно привести к значительному увеличению запаса прочности новых зданий, что особенно актуально на фоне возвращения зим с продолжительными снегопадами в некоторых районах страны. К сожалению, эти же изменения приводят к увеличению материалоемкости несущих конструкций и, как следствию, к заметному удорожанию строительства промышленных зданий, торговых центров и других масштабных объектов с плоскими кровлями и большим количеством перепадов высот, зенитных фонарей и парапетов.

Снеговые районы по СП 20.13330.2016

Снеговая нагрузка прямо зависит не только от типа здания и уклона кровли, но и от места строительства. Всего в Российской Федерации выделяют восемь районов с нагрузкой от 0,5 кН/м² в первом до 4 кН/м² в восьмом. При этом в горной местности при высоте над уровнем море более 500 м вводят поправки, которые дополнительно увеличивают нагрузку.

Таблица нормативного значения веса снегового покрова

Снеговые районы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Sg, кН/м²	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0

Значения S_g допустимо брать не по таблице, а рассчитывать по данным гидрометеорологии в месте строительства. При этом его вычисляют по формул Sg = S_g,50/1,4, где S_g,50 — превышаемый в среднем один раз в 50 лет ежегодный максимум веса снегового покрова.

Карты снеговых районов

В приложениях СП 20.13330.2016 есть три карты:

• основная карта снеговых нагрузок для всей территории РФ;
• районирование по снеговым нагрузкам для острова Сахалин;
• карта снеговых нагрузок для республики Крым.

Районирование по давлению ветра

Снеговая нагрузка прямо зависит не только от типа здания и уклона кровли, но и от места строительства. Всего в Российской Федерации выделяют восемь районов с нагрузкой от 0,5 кН/м² в первом до 4 кН/м² в восьмом. При этом в горной местности при высоте над уровнем море более 500 м вводят поправки, которые дополнительно увеличивают нагрузку.

Ветровая нагрузка на сооружение зависит не только от того, к какому району относится место строительства (их, как и в случае со снеговой нагрузкой, восемь), но и от высоты над уровнем земли. Поэтому основные данные для расчетов определяются по двум таблицам ниже.

Нормативное значение давления ветра

Ветровые районы	Ia	I	II	III	IV	V	VI	VII
w, кПа	0,17	0,23	0,30	0,38	0,48	0,60	0,73	0,85

Нормативное значение w допустимо уточнять по показаниям местных метеостанций с 10-минутным интервалом осреднения и с периодом повторяемости 50 лет.

Коэффициент k(z_e) для высот z_e ≤ 300 м

Высота ze, 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

Примечание

В таблице три типа местности:

• А — открытые побережья водоемов, сельские территории, включая местность с постройками высотой не более 10 м, тундра, степи, лесостепи, пустыни.
• В — города, леса и другие местности, на которых равномерно расположены препятствия высотой более 10 м.
• С — плотно застроенные городские районы, высота зданий и сооружений в которых свыше 25 м.

Карты районирования по давлению ветра

В приложениях СП 20.13330.2016 есть семь карт по давлению ветра:

• основная карта ветрового давления для всей территории РФ;
• районирование давлению ветра для острова Сахалин и Приморского края;
• районирование давлению ветра для Камчатки;
• районирование давлению ветра для Кольского полуострова;
• районирование давлению ветра для территории Кавказа;
• районирование давлению ветра для Калиниградской области;
• районирование давлению ветра для республики Крым;

Читайте по теме:

Нормативный документ в удобном онлайн формате и возможностью скачать pdf-файл на компьютер.

СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий с изменением №1 в удобном онлайн формате и возможностью скачать pdf-файл.

Определение снеговой нагрузки по формуле

В рабочем проекте поиск снеговой нагрузки выполняется с учетом срока эксплуатации здания, формы и параметров кровли. Для определения снеговой нагрузки используется формула, которая приведена в пункте 8.2 ДБН В.1.2-2:2006:

γ_fm – коэффициент надежности по предельному значению снеговой нагрузки, который определяется в зависимости от заданного среднего периода повторения зимы. Приведенная таблица, в зависимости от прогнозируемого срока эксплуатации (а соответственно и повторения периодов зимы) определяет необходимый нам коэффициент.

Т, лет	1	5	10	20	40	50	60	80	100	150	200	300	500
γfm	0,24	0,55	0,69	0,83	0,96	1,00	1,04	1,10	1,14	1,22	1,26	1,34	1,44

В этом же нормативе ДБН В.1.2-2:2006 есть приложение «В», в котором указаны примерные сроки эксплуатации зданий и сооружений. Для отдельностоящих фундаментов, например, под лебедку возле железнодорожного полотна можно принять срок повторения – 50 лет и соответственно коэффициент γ_fm равным единице (табл. 8.1, п. 8.11 ДБН В.1.2-2:2006).

S – характеристическое значение снеговой нагрузки (в Па), которое определяется либо по приложению «Е», либо с помощью карты районирования территории Украины за характеристическим значением веса снегового покрова (Рис. 8.1 ДБН В.1.2-2:2006).

Что интересно, в таблице приложения «Е» данные приведены по наиболее большим городам Украины. Однако если взять некоторые из этих городов и определить значение S по карте, данные будут немного отличаться. Не стоит этого бояться. В карте наведены обобщенные линии районирования с укрупненными показателями, которые в Вашем расчете дадут небольшой запас.

Вообще в любом расчете не стоит «вылизывать» данные до идеальной точности. Старайтесь укрупнять и проводить проверку в чуть более худших условиях, чем того требует проект.

С – коэффициент, который определяется по формуле:

μ – коэффициент перехода от веса снегового покрова на поверхность грунта до снеговой нагрузки на кровлю. Здесь Вам понадобиться приложение «Ж», в котором в зависимости от типа кровли выбирается разный коэффициент μ.

Для строительства дачных домов нужно запомнить самое важное. Для односкатной крыши коэффициент μ, при любом угле наклона равен 1.0

А вот для двухскатной крыши есть три варианта:

• если угол наклона меньше 25° коэффициент μ=1.0;
• если угол наклона от 25° до 60° коэффициент μ=0.7;
• если угол наклона больше 60° коэффициент μ=0.0 (то есть снеговая нагрузка не учитывается).

С_e – коэффициент, который учитывает режим эксплуатации кровли. Этот коэффициент учитывает влияние особенностей режима эксплуатации и нагромождения снега на кровле, учитывая его принудительное очищение. Данные должны быть установлены в задании на проектировании. Если в задании этих данных нет, коэффициент принимается равным 1.0.

C_alt – коэффициент географической высоты, который используется только для строений, находящихся в горной местности. Большого влияния этот коэффициент не имеет, поэтому его также принято принимать 1.0. Хотя в горной местности могут быть варианты, тогда его необходимо считать по формуле 8.5 в п. 8.10 ДБН В.1.2-2:2006

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?

Совет
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 тип снегозадержателей, на сплошных вариантах возможен монтаж трубчатых барьерных типов устройств, в других вариантах лучше устанавливать снегорезы, разбивающие снежный поток на отдельные части.

Совет
Однако с установкой подобных приспособлений нужно соблюдать осторожность. Снегозадержатели целесообразно монтировать 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 нагревательного кабеля по кромке кровельного настила поможет устранить намерзание глыб снега и льда. Управление системой можно осуществлять в автоматическом и ручном режимах

Во избежание накопления больших объемов снега на карнизах крыши, следует подумать о системе подогрева. Монтаж нагревательного кабеля по кромке кровельного настила поможет устранить намерзание глыб снега и льда. Управление системой можно осуществлять в автоматическом и ручном режимах.

Важно
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)

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).

Сопоставительная стойкость к загниванию натуральной древесины при естественных условиях.

Сопоставительная стойкость к загниванию натуральной древесины при естественных условиях

Класс стойкости	Породы по убывающей природной стойкости	Кратность природной стойкости пород древесины по сравнению со стойкостью заболони липы
1	Лиственница (ядро) Дуб (ядро) Ясень (ядро) Ясень (заболонь) Сосна (ядро) Сосна (заболонь)	9,1 5,2 4,9 4,6 4,4 4
2	Пихта(ядро) Ель (ядро) Пихта (заболонь) Бук (ядро) Ель (заболонь) Лиственница (заболонь)	3,8 3,6 3,4 3,3 3,2 3,1
3	Бук (заболонь) Граб (заболонь) Вяз (ядро) Дуб (заболонь) Клен (заболонь) Береза (заболонь)	2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2
4	Береза (ядро) Ольха (ядро) Осина (ядро) Ольха (заболонь) Осина (заболонь) Липа (заболонь)	1.8 1.5 1.2 1.1 1.1 1

Как вычислить пульсационную нагрузку

По СНиП ветровая нагрузка, как уже упоминалось, должна определяться как сумма средней нормативной и пульсационной. Значение последнего параметра зависит собственно от вида самого сооружения и особенностей его конструкции. В этом плане различают:

• сооружения с собственной частотой колебаний, превышающих установленное предельное значение (дымовые трубы, башни, мачты, аппараты колонного типа);

• сооружения или элементы их конструкции, представляющие собой систему с одной степенью свободы (поперечные рамы производственных одноэтажных зданий, водонапорные башни и пр);

симметричные в плане здания.

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.

Как использовать информацию о нагрузке?

Как уже говорилось, при строительстве домов сведения о нагрузке на кровлю позволяют правильно отбирать основной материал. Почти любой производитель в официальном описании своей продукции указывает допустимый уровень воздействия. Достаточно простого сопоставления с установленными характеристиками, чтобы понять — подходит покрытие или нет. Скажем, как только снег начинает давить с силой 480 кг на 1 м2, совершенно невозможно применять мягкую черепицу, а вот для ондулина это вполне нормальный режим эксплуатации.

Мешки из снега могут возникать на подветренной стороне кровли. При сползании они давят на поверхность свеса очень мощно. Его край может механически разрушаться. Предотвратить подобное развитие событий, однако, не так-то сложно — требуется только ограничить размеры самого свеса. Вот лишь несколько примеров, которые позволяют утверждать, что при строительстве зданий и особенно при оформлении кровель снеговая нагрузка нужна не только как теоретическая величина.

Стоит учитывать еще несколько тонкостей:

• в идеале снеговая нагрузка должна вестись по обоим предельным состояниям;

• долго лежащий, основательно слежавшийся снег оказывает куда большее воздействие, чем рыхлая свежая масса;

• при средней январской температуре выше — 5 градусов снег будет постоянно подтаивать снизу и сильно повышать нагрузку на поверхность при застывании.

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.

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.

При расчете нормативная нагрузка 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.

Определение коэффициентов

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:

1. На плоских или слабонаклоненных кровлях снег не сползает. Коэффициент µ равен 1,0 при наклоне ската до 25°.
2. 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°.
3. 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:

1. Есть постоянные ветра со скоростью от 4 м/с и выше.
2. Средняя зимняя температура воздуха ниже 5С.
3. 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/м2

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/м2.

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.

Никого не удивляет ситуация, когда снежная масса на крыше заставляет нервничать, забираться на стены и убирать накопившийся слой снега. Даже если кровля, основание и каркас крыши здания строились из расчета максимальной снеговой нагрузки на крышу, в соответствии с рекомендациями СНиПа 2.01.07-85
, здравый смысл подсказывает, что не следует проверять справедливость формул на своем доме. Для территорий с большим количеством осадков скатные кровли явно имеют преимущества перед плоскими конструкциями хотя бы потому, что большая часть снежной массы на больших углах наклона просто сдувается ветром или соскальзывает вниз.

Сколько весит куб снега?

Результат веса, зависит от плотности снега.

А у снега плотность колеблется примерно от 0.05г/см3 до 0,75 г/см3, это повторяю примерно!

Так что по моим подсчетам, это получается от 50кг до 750кг. Зависит на сколько снег мокрый.

Чтобы куб снега весил 700 килограммов, надо его долго и хорошо сбивать. В этом случае, как несложно рассчитать, на 70 процентов снег будет состоять из воды. А для кубометра лёгкого свежевыпавшего снега (не мокрого) нормальная масса составит около 100 — 150 килограммов.

Один кубический метр снега может иметь различную массу, все зависит от агрегатного состояния снега. Например, масса 1 кубического метра: