Bktp-omsk.ru

Делаем сами
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ветровая нагрузка на кровлю

Ветровые нагрузки

В соответствии со сводом правил 20.13330.2011, основанном на СНиП 2.01.07-85, ветровые нагрузки относятся к кратковременным нагрузкам, а точнее, к типу 5.5е — климатическим нагрузкам. Ветровые нагрузки также относят к динамическим, что обуславливает достаточно сложный процесс расчёта их воздействия. Воздействие ветра разделяется по характеру и природе влияния на 4 типа :

а) основной тип ветровой нагрузки, далее просто «ветровая нагрузка», возникает в силу возникновения подъёмной силы, образующейся при обтекании поверхностей здания потоками воздуха, и наличии статических воздушных масс внутри здания;

б) пиковые ветровые нагрузки, воздействующие на различные конструктивные элементы ограждений и прочего оборудования на кровле. Возникают при порывах ветра, и носят ударный характер воздействия;

в) резонансное вихревое возмущение, возникающее при неравномерном обтекании элементов здания. Вихревые потоки характеры тем, что создают внутри зоны разряжения, в которые происходит затягивание элементов здания;

г) Аэродинамические неустойчивые колебания типа галопирования, дивергенции и флаттера.

Тип нагрузок г) необходимо учитывать для высотных зданий (здания у которых отношение высоты к наибольшему из линейных размеров > 10).

Полный текст свода правил можно скачать здесь .

Природа возникновения ветровых зон на кровле

Ветер представляет собой перетекание воздушных масс из областей с высоким давлением в области с низким давлением. Точно также при обтекании сооружений ветром, движение воздушных масс создаёт зоны повышенного и пониженного давления. Поверхность, на которую непосредственно падает ветер, называют наветренной, а поверхность, скрытую от ветра массивом здания, называют подветренной. Это можно проиллюстрировать так:

Знак у буквы P означает направление давления: плюс, в случае, если давление направлено внутрь здания, и минус — если наружу. Отрицательное (выталкивающее) давление возникает из-за того, что вместе с ветром оттуда увлекаются статические воздушные массы, тем самым создавая область пониженного (по сравнению с давлением в здании) давления, тем самым создавая всасывание здания в эту область. Тоже происходит и на верхней поверхности сооружения. Однако, в случае верхней поверхности надо рассматривать процессы, происходящие на ней в больших деталях. Поскольку ветровая нагрузка носит динамический характер, она не может быть описана всего лишь числом, и даже некоторым вектором.

Для каждого конкретного ветрового района (здесь можно посмотреть подробную карту ), существует некоторая диаграмма, называемая розой ветров, которая строится на основании многолетних наблюдений, и содержит в себе информацию о повторяемости каждого направления ветра. Также существуют комплексные розы ветров, которые содержат в себе дополнительную информацию, такую как распределение скорости ветра в выбранном направлении.

Поскольку роза ветров даёт лишь информацию о преимущественном направлении ветра, необходимо допускать, что ветер может дуть на рассматриваемое сооружение в любом направлении. Более того, необходимо допускать, что ветер дует в любом направлении с максимальной скоростью. Важно понимать, что даже если вы знаете среднюю скорость ветра в выбранном направлении, знаете стандартное отклонение от средней скорости, то даже интервал +/- 2 стандартных отклонения от средней скорости ветра описывает лишь 95% процентов случаев; интервал в 6 стандартных отклонений описывает уже 97,5% — а это в свою очередь означает, что допустив лишь скорость ветра на 2 стандартных отклонения выше среднего, ваша кровля прослужит три недели, а на 4-ую улетит.

Ветровые зоны на кровле

Теперь когда все необходимые допущения сделаны, можно ввести понятие ветровых зон, которые надо обязательно учитывать при монтаже кровли. Существует три разных ветровых зоны на кровле:

— центральная зона, характеризующаяся однородным протеканием ветра в выбранном направлении;

—краевая зона, которая характеризуется дополнительными вихревыми восходящими и нисходящими потоками, возникающими из-за разделения воздушных масс на краю парапета;

— угловая зона, которая возникает на стыке двух краевых зон, т.е. испытывает воздействие ветра сразу в двух направлениях.

Возникающие ветровые потоки могут быть проиллюстрированы следующим образом:

В краевых зонах создаются вихревые потоки, которые кратно увеличивают отрицательное давление на кровлю и на парапет. В угловых зонах действуют вихревые потоки сразу с двух краев, еще больше увеличивая нагрузку на кровельное полотно. Схематично зоны можно изобразить так:

Противодействие ветровым нагрузкам

На сегодняшний день существуют различные варианты крепления кровельного «пирога» к основанию кровельного покрытия здания: кровельные системы с механическим креплением, балластные кровли и приклеиваемые. Механическое крепление кровельного полотна – наиболее распространённая технология в современном строительстве. Для механического крепления кровельного ковра непосредственно на твердое несущее основание, применяется кровельный металлический саморез и металлическая шайба распределения давления. При укладке кровельных ПВХ-мембран непосредственно на жесткую теплоизоляцию из минераловатных плит, для механического крепления в основном используют телескопические пластиковые кровельные втулки и металлический саморез.

В балластных кровельных системах гидроизоляционное покрытие (ПВХ мембрана) удерживается весом балласта. В роли балласта могут выступать щебёнка, тротуарная плитка, плодородный грунт, железобетонная стяжка и другие материалы, обеспечивающие достаточное прижимное усилие.

Для устройства кровли с механическим креплением мембраны к основанию необходимым является правильный расчет количества крепежных элементов, производимый с учетом ветровых нагрузок.

Как правило, Компании-производители кровельных мембран имеют в своем арсенале программы для расчета ветровых нагрузок и активно сотрудничают с кровельными организациями.

Немаловажным фактором при устройстве кровель с механическим креплением является также и выбор производителя крепежных элементов. ООО «СК «Атлант» многие годы работает в тесном сотрудничестве с поставщиками качественных кровельных покрытий и крепежа. Все изделия прошли необходимые испытания и имеют соответствующие сертификаты.

Расчет стропил на действие ветровой нагрузки

Как правило в I, II ветровых районах нагрузка на стропильную систему относительно снеговой небольшая. К тому же при уклоне кровли 20-30° эта ветровая нагрузка является чаще отрицательной, чем положительной. Т.е. при расчетах стропильной системы на основные нагрузки ветровой нагрузкой можно пренебречь.

Тем не менее ветровая нагрузка действует на кровлю не только в зимнее время, когда на крыше лежит снег, но и в любое другое время года. А отрицательное значение ветровой нагрузки означает, что ветер пытается сорвать крышу. Если кровля из натуральной черепицы, то ветровая нагрузка как правило меньше собственного веса стропильной системы. Тем не менее сейчас все более популярными становятся «легкие» крыши, где в качестве кровельного материала используется профнастил или металлочерепица. Впрочем, сорванные ветром листы асбоцементного шифера также приходилось наблюдать.

В связи с этим посмотрим, как влияет ветровая нагрузка на прочность стропильной системы. Продолжим рассмотрение примера расчета стропил с той только разницей, что вместо шифера будет использоваться металлочерепица или профнастил. Согласно таблицы собственный вес квадратного метра металлочерепицы или профнастила составляет около 4 кг/м 2 .

Собственный вес стропил и обрешетки мы определили ранее. Таким образом собственный вес стропильной системы составит:

qк = qс + qо + qп = 3.75 + 6.25 + 4 = 14 кг/м 2 .

Один из аэродинамических коэффициентов, в данном случае се2 при уклоне кровли 30°, (значение коэффициента се1 мы уже определили ранее) согласно рисунку 227.5 составляет се2 = — 0.45. Так как значение се1 меньше (се1 = — 0.25, то значение се2 мы и будем использовать для дальнейших расчетов.

Теперь осталось определить нормативное значение ветрового давления для Москвы. Согласно старой карте она составляет Wo = 23 кг/м 2 .

Значение коэффициента k, учитывающего изменение ветрового давления по высоте и с учетом характера местности в данном случае (при высоте здания около 8 м) и даже при строительстве в пустыне или на березу моря (озера) составит:

k = 3(1 — 0.75)/5 + 0.75 = 0.9

Тогда нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки составит:

Wm = Wokc = 23·(-0.45)0.9 = — 9.315 кг/м 2

Как видим, значение ветровой нагрузки все равно меньше, чем собственный вес стропильной системы 14 — 9.315 = 4.685 кг/м 2 . Беспокоиться вроде бы не о чем.

Вот только не все люди живут в Москве и московской области.

Например в Ставрополе, относящемуся к V ветровому району, при проектировании кровли с точно такой же геометрией ветровое давление составит Wo = 60 кг/м 2 . И тогда нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки составит:

Wm = Wokc = 60·(-0.45)0.9 = — 24.3 кг/м 2

А это в свою очередь означает, что такую легкую кровлю вполне может унести ветром 14 — 24.3 = -10.3 кг/м 2 . А чтобы этого не произошло, стропила каким-то образом нужно крепить к стенами или перекрытию. Раньше, когда стены возводились из кирпича, это крепление выглядело так:

Рисунок 467.1. Крепление стропильной ноги к стене проволокой.

В кирпичную кладку на 4-5 рядов ниже мауэрлата забивался ерш (3), к ершу привязывалась проволока (2) практически любого диаметра, имевшегося под рукой. После этого проволока привязывалась к стропильной ноге (1).

Примечание: на всякий случай (вдруг кому-то интересно) ерш выглядел примерно так:

Делалось это без каких-либо особых расчетов практически во всех ветровых районах на следующем основании:

Собственный вес одного полнотелого кирпича около 3.5 кг. Если ерш забивается на 4 ряда ниже мауэрлата то под ерш попадают как минимум 1 + 2 + 3 + 4 = 10 кирпичей. А если кирпичи уложены с перевязкой, то значительно больше. Т.е. даже без учета расчетного сопротивления кладочного раствора растяжению один только собственный вес кладки под ершом составляет около 35 кг. Даже при расчетном сопротивлении R = 2000 кг/см2 проволока диаметром 2 мм выдерживает нагрузку N = Rпd 2 /4 = 2000·3.14·0.2 2 /4 = 62.8 кг, но как правило и диаметр используемой проволоки и расчетное сопротивление стали больше. При использовании в качестве кровельного материала как минимум шифера с собственным весом около 15-20 кг, что в 3-5 раз больше, чем собственный вес металлочерепицы или профнастила, такого конструктивного решения вполне хватало.

Сейчас же в качестве материала для стен все чаще используются газосиликатные блоки. При плотности блоков D500 собственный вес блока размерами 0.6х0.3х0.2 м составит 0.6·0.3·0.2·500 = 18 кг. Да и ершами давно уже никто не пользуется, полно всяких дюбелей, а сделать дырку под дюбель перфоратором не проблема. Кроме того в газосиликатный блок можно просто забить гвоздь и к нему уже привязывать проволоку. Вот только будет ли этого достаточно? Сейчас мы это проверим.

При рассматриваемой геометрии стропильной системы, т.е. шаге стропильных ног 1 м и длине 3.464 м, максимальное вырывающее усилие составит:

N = 3.464·10.3 = 35.7 кг

Это означает, что для надежного крепления стропил анкер следует забивать как минимум на 2 ряда ниже мауэрлата. Впрочем крепление можно осуществлять не к стене а к плите или балке перекрытия.

Если балка перекрытия также деревянная, то сначала следует учесть собственный вес перекрытия. Например, если это будет фанера толщиной 1 см по деревянным балкам 15х5 см без какого бы то ни было утепления, то опорная реакция от собственного веса перекрытия в месте крепления проволоки при длине балок 3 м составит:

Q = 3(650·0.01 + 500·0.15·0.05)/2 = 15.375 кг

С учетом того, что сверху будет как минимум один газосиликатный блок и имеется некоторое сопротивление растяжению кладки, то этого должно хватить, да и вряд ли перекрытие будет таким уж простым и легким. Скорее всего будет какое-то утепление и подшивка перекрытия снизу.

А еще у Вас есть уникальная возможность помочь автору материально. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью и адресом электронной почты. Если вы хотите задать вопрос, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Спасибо. Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье «Записаться на прием к доктору»

Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783

Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV

Для Украины — номер гривневой карты (Приватбанк) 5168 7422 4128 9630

Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье «Записаться на прием к доктору» (ссылка в шапке сайта).

Нагрузка на крышу дома от ветра и снега

Крыша представляет собой верхнюю конструкцию дома, обеспечивающая его защиту от различных воздействий окружающей среды. Крыша возлагает на себя огромное количество нагрузок по снеговому покрову, ветровой нагрузке, таких явлений природы как дождь, перепады температуры и иные физико-механические факторы. Рассмотрим два основополагающих фактора, воздействующие на долговечность и прочность крыш:

Снеговая нагрузка

Строительными нормами при проектировании и постройке крыш, обязательно учитывается расчет снеговой нагрузки на крышу. Расчет воздействия веса снегового покрова производится с учетом особенностей региона места строительства.

Эта информация предоставляется районными строительными организациями или устанавливается по СНиП 2.01.07-85c с заголовком «Нагрузки и воздействия», а точнее по картам с изменениями «Изменения к СНиП 2.01.07-85». В данных изменениях переизданы ряд карт, в их числе и карты районирования снегового покрова.

Использованные иллюстрации карт Украины в статье приведены c нагрузками снегового покрова, а далее и ветровой нагрузки, в единицах измерения давления Па. Чтобы выявить практическое значение измерения, математическое значение Па умножается на коэффициент 0,102 килограмм силы на метр квадратный, получаем искомое значение. Например, 400 Па*0,102=40,8 кг/кв. м, получаем вес нагрузки снегового покрова в килограммах на метр квадратный покрытия конструкции.

Читать еще:  Какие бывают виды и формы крыш домов; от простого к сложному

Проектные расчеты несущих конструкций строений производятся методом расчета по предельным состояниям. Это метод расчета по разрушающим усилиям, при которых конструкция теряет способность сопротивляться воздействиям внешних факторов.

Существуют расчеты предельных состояний двух групп: первая – характеризует собой несущую способность; вторая – пригодность к общей эксплуатации.

В первой группе расчеты по предельным состояниям выполняются для предотвращения потери устойчивости формы (расчет устойчивости тонкостенных сооружений и т.п.), положения (расчет на скольжение и опрокидывание и т.п.) и разрушения от неблагоприятного воздействия внешней среды. Эти условия записываются формулами такого вида: ? ? R или ? ? R, которые обозначают, что напряжения при приложенной нагрузке не положено превышать предельно допустимых.

Вторая группа расчетов предотвращает чрезмерные деформации от нагрузок. Допустимы раскрывающиеся узлы сочленений, прогибы, однако, в целом не происходит разрушений, эксплуатация в дальнейшем возможна, но после ремонта. Формула этого условия: f ? fнор, означающая предельность допустимого прогиба при появляющейся нагрузке в конструкции. Прогиб балки L/200 см.

Оба предельные состояния участвуют в расчетах стропильных систем скатных крыш. Целью расчетов является недопустимость разрушения конструкции или прогиба, что выше допустимых пределов.

Для снеговой нагрузки, действующей на несущую конструкцию крыши, каркас рассчитывают согласно 1-й группе состояний – на полный снеговой вес сплошного покрова Q. Данный случай говорит только о весе покрова, обозначим эту нагрузку Qр.сн.. Вторая группа состояний ведет расчет на снеговую нагрузку с коэффициентом 0,7Q, нормативную нагрузку веса снега обозначим Qн.сн..

Преобладающее направление ветров и уклон крыши дает разный снеговой покров, иногда больший, чем на плоской крыше. При возникновении снежного бурана или небольшой метели, подхваченные снежинки ветром, перемещаются на подветренную сторону. Проходя конек, как препятствие крыши, снижается скорость движения снежинок в нижних потоках воздуха, и они оседают на покрытие. Результат этого явления — снега меньше с одной стороны крыши, а больше лежит с другой.

Увеличение и снижение снеговых нагрузок на крышу, которые зависят от угла наклона и направления ветра, обозначаются коэффициентом µ. Приведем пример двухскатной крыши с углами скатов между 20° и 30°. В этом случае со стороны наветренной лежит 75% снега, который мог бы лежать на плоской крыше, а с подветренной стороны обнаружится 125% снега.

Другие значения коэффициентов µ приведено на рис. и в СНиП 2.01.07-85.

Снеговым «мешком» назван скапливающийся слой снега, превышающий толщину среднего нормативного показателя. Места высокой вероятности возникновения снегового «мешка», укрепляют спаренными стропильными ногами и сплошной обрешеткой. Также, вне зависимости основного покровного материала, делают подкровельную подложку, чаще из оцинкованной стали.

Снеговой «мешок» имеет свойство сползать на свес кровли, что может обломить его, поэтому при расчете конструкции размеры свеса соблюдают согласно рекомендациям изготовителя кровельного материала. Как пример шиферной кровли – свес относят к равным 10 см.

Направление ветра, что преобладает в данном регионе, определяют по розе ветров. Согласно проведенным расчетам с подветренной стороны устанавливаются спаренные стропила, с наветренной – одиночные. Если же данные не установлены, в расчетах следует учитывать максимальную нагрузку, так если бы все скаты подвержены большим давлениям покрова с подветренной стороны.

При увеличении угла наклона скатов снеговой покров уходит вниз с крыши под своим давлением. Углы ската превышающие 60° совсем не оставляют на крыше снега. В этом случае коэффициент µ равняется нулю. Промежуточное значение углов ската µ находится методом усреднения. Как пример, для скатов с 50° углом наклона коэффициент µ равен 0,33, для 40° — 0,66.

Таким образом видим, что для выбора сечения стропил, шага установки их, расчетная нагрузка, также нормативная расчетная нагрузка от веса учитывающая углы наклонов скатов (Qн.сн и Qр.сн), рассчитывают так — полную нагрузку от веса (Q) умножают на коэффициента µ:

Qр.сн = Q?µ — для первой группы предельного состояния (прочность);
Qн.сн = 0,7Q?µ — для второй группы предельного состояния (прогиб).

В регионах застройки, где средняя скорость ветра зимних всех трех месяцев более 4 м/с, на крышах с уклоном 12 — 20% (примерно 7 — 12°), случается частично снос покрова с крыши. В данном случае величина расчетной нагрузки от веса должна быть приуменьшена при применении коэффициента c = 0,85. В других случаях расчетов для скатных крыш применяют коэффициент c = 1. Конечные формулы выявления расчетной нагрузки, также и расчетной нормативной нагрузки от веса покрова, которые учитывают ветровой снос снега и наклон скатов, выглядят так:

Qр.сн = Q?µ?c — формула под первое предельное состояние (прочность);
Qн.сн = 0,7Q?µ?c — под второе предельное состояние (прогиб)

Уменьшение снеговой расчетной нагрузки c=0,85 не находит распространения: на крыши конструкций в районах со средней температурой воздуха в зимнем месяце январь более -5°С, так как образующаяся периодами наледь дает препятствия сносу покрова снега ветром; на крыши сооружений, которые защищены от прямого действия ветра соседствующими более высокими конструкциями или лесополосой, удаленной меньше чем на 10h, где h — подразумевается различность высот соседствующего и проектируемого зданий. Среднесуточную температуру января и скорость ветра можно определить по картам с изменениями «Изменения к СНиП 2.01.07-85» либо узнать лично в том районе в котором вы реши строить деревянный дом.

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.

Нагрузки воспринимаемые стропильными конструкциями

В зависимости от продолжительности действия нагрузок следует различать две группы нагрузок постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые).

  • К постоянным нагрузкам необходимо отнести нагрузку от веса самой конструкции: кровельного покрытия, веса стропильной конструкции, веса теплоизоляционного слоя и веса материалов отделки потолка;
  • К кратковременным нагрузкам относят: вес людей, ремонтного оборудования в зоне обслуживания и ремонта кровли, снеговую нагрузку с полным расчётным значением, ветровую нагрузку;
  • К особым нагрузкам, например, относят сейсмическое воздействие.

Расчёт стропильных конструкций по предельным состояниям первой и второй групп нагрузок следует выполнять с учётом неблагоприятного их сочетания.

Снеговая нагрузка

Полное расчётное значение снеговой нагрузки определяется по формуле:
S=Sg*m
где,
Sg — расчётное значение веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности крыши, принимаемое по таблице, в зависимости от снегового района Российской Федерации
m — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие. Зависит от угла наклона ската кровли,

  • при углах наклона ската кровли меньше 25 градусов мю принимают равным 1
  • при углах наклона ската кровли от 25 до 60 градусов значение мю принимают равным 0,7
  • при углах наклона ската кровли более 60 градусов значение мю, в расчёте полной снеговой нагрузки, не учитывают

Таблица определения снеговой нагрузки местности

Снеговой районIIIIIIIVVVIVIIVIII
Вес снегового покрытия Sg (кгс/м2)80120180240320400480560

Карта зон снегового покрова территории РФ

Ветровая нагрузка

Расчётное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле: W=Wo*k ,
где Wo-нормативное значение ветровой нагрузки, принимаемое по таблице ветрового района РФ,
k-коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяется по таблице, в зависимости от типа местности.

Коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяется по табл. 6 в зависимости от типа местности. Принимаются следующие типы местности:

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

Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны сооружения на расстоянии 30h — при высоте сооружения h до 60 м и 2 км — при большей высоте.

Ветровая и снеговая нагрузка на крышу

Крыша – это верхняя конструкция сооружения, которая защищает его от негативного влияния окружающей среды. Крыша подвержена большим нагрузкам от снегового покрова, ветра, дождя, воздействия температурных колебаний. На длительность эксплуатации крыши воздействуют два основных фактора – это ветровая нагрузка и снеговая.

Снеговая нагрузка на крышу

В процессе проектирования, возведения крыши, необходимо учитывать снеговую нагрузку на конструкцию. Определяют показатель воздействия веса снега с учетом природных особенностей места строительства.

Данную информацию устанавливает СНиП, ее можно получить в строительных организациях.

Чтобы определить практическое значение измерения, показатель Па (единица измерения слоя снега, ветровой нагрузки) нужно умножить на 0,102 кг силы на квадратный метр. Таким образом, получаем искомое значение.

Для проектирования несущих конструкций домов, составляют вычисления по предельным состояниям. Данный способ подразумевает расчет разрушающих усилий, от воздействия которых конструкция утрачивает способность противостоять внешним факторам.

Расчеты предельных состояний производят для двух групп. Первая определяет фактор несущей способности, а вторая – приспособленность к эксплуатации. Целью определения данных показателей является предотвращение разрушения конструкции.

Чтобы предотвратить утрату устойчивости формы, производятся вычисления по предельным состояниям первой группы. Показатели напряжения при определенной нагрузке не должны превысить максимально допустимые.

Вторая группа дает возможность уберечь конструкцию от разрушительного воздействия нагрузок, деформаций. Показатель второй группы означает максимально допустимый показатель прогиба, который возникает от нагрузки.

Угол наклона крыши и снеговая нагрузка

Направление ветра, а также уклон конструкции крыши формирует разный покров снега. Показатель снеговой нагрузки, который зависит от угла наклона крыши и направления ветра, обозначают µ.

Слой снегового покрытия, толщина которого превышает средний нормативный показатель, называют снеговым мешком. В местах, где есть угроза возникновения большого слоя снега, устанавливают укрепления из спаренных стропил и обрешетки. Дополнительно ставят подножку из оцинкованной стали.

Слой снега может снижаться, опускаться на свес кровли, это может стать причиной значительного разрушения. Поэтому при расчете размеров свеса, необходимо соблюдать рекомендации по эксплуатации кровельного материала. Например, свес для шиферной кровли должен равняться 10 см.

В ситуации, когда углы наклона скатов увеличиваются, покров снега с конструкции крыши уходит. Поэтому на скатах, углы которых превышают 60 градусов, снегового покрова не остается, коэффициент µ=0.

Метод усреднения дает возможность определить промежуточное значение углов.

Читать еще:  Элементы кровли и кровельной системы в частном доме

Чтобы выбрать сечение стропил, необходимо сделать расчет – нагрузку от веса (Q) умножить на показатель µ.

Ветровая нагрузка

Нагрузка на конструкцию крыши от ветра во время бокового давления воздуха несет столкновение со стеной дома и крышей. Одна часть завихрения потока уходит к фундаменту, вторая – ударяется о свес крыши.

Ветровой поток огибает конек конструкции, захватывает молекулы воздуха и исчезает. Поэтому можно сделать вывод, что существует воздействие трех разных факторов – силы подъема (образуется при воздействии воздуха с подветренной стороны) и двух касательных сил с наветренной стороны. Они могут полностью сорвать, опрокинуть конструкцию.

Чтобы рассчитать ветровую нагрузку (w), которая зависит от высоты над землей (z), необходимо следовать формуле Wр = Wk(z)c. Здесь W – это расчетный показатель давления ветра, k – коэффициент, который учитывает изменения давления ветра, а с – показатель изменения давления сил, он зависит от расположения ската по отношению к подветренной стороне и наветренной.

Чтобы избежать разрушений, нижние концы стропил нужно прикрепить проволочной скруткой к металлическому штырю с насечками.

Если сторона, с которой ожидается сильный ветровой поток, неизвестна, стропила нужно прикрутить по периметру всего дома – через одну по стороне со слабым ветром, каждую ногу – в месте, где сильное воздушное давление.

Существует другой вариант укрепления стропил – в процессе строительства концы проволоки укладываются внутрь чердачного помещения.

Подкосы, диагональные связки и раскосы обеспечивают общую устойчивость конструкции крыши, а использование обрешетки усиливает выносливость стропильной системы.

Как правильно рассчитать ветровую нагрузку и закрепить кровлю, чтобы ее точно не сорвало

Из-за ошибок, допущенных при строительстве, у домов нередко срывает кровли во время непогоды. Кажется, что не так часто случаются сильные ураганы и смерчи, но даже один катаклизм в год может полностью разрушить крышу.

Это происходит потому, что исполнители работ не рассчитывают количество крепежа для мембраны по необходимым формулам и обычно делают все по принципу «на глазок». В итоге плохо закрепленная кровля может попросту оторваться и ее надо будет заново монтировать. Также от точного расчета зависит расход материалов, которые при неправильных подсчетах приходится докупать, либо иногда остается лишнее.

Рассказываем, как сделать правильный расчет ветровой нагрузки для крепления кровли и определить количество крепежа, чтобы конструкция устояла перед стихийным бедствием и долго служила.

Как ветровая нагрузка действует на кровлю

Представьте себе, что на постройку непрерывно с разной скоростью и силой дует ветер. Потоки воздуха создают давление, которое способно навредить покрытию кровли. При этом совершенно необязательно, чтобы ветер дул перпендикулярно или по касательной к поверхности крыши – даже если он направлен вдоль плоской кровли, он создает значительную отрывающую нагрузку.

Суммируя все ветреные дни и добавив катаклизмы, которые хоть и редко, но случаются, мы получаем постепенное непрерывное разрушение материала. Именно поэтому возникает необходимость рассчитывать ветровую нагрузку и количество креплений кровельного материала.

Как рассчитывают ветровую нагрузку для крепления кровли

От ветровой нагрузки зависит, сколько нужно использовать крепежных элементов и какую выбрать ширину рулона мембраны. Чем выше нагрузка, тем больше нужно крепежа на квадратный метр. Ширину мембраны также приходится уменьшать, чтобы крепеж уместился в шов.

Чтобы самостоятельно рассчитать ветровое воздействие на кровлю, можно воспользоваться методикой в 7 пункте документа, разработанного специалистами ТЕХНОНИКОЛЬ вместе с ЦНИИПромзданий.

Существует и более простой способ расчета ветровой нагрузки

Если вы хотите быстро получить точный результат и не связываться со сложными формулами, таблицами и картами, воспользуйтесь нашим онлайн-калькулятором для кровли из материалов ТЕХНОНИКОЛЬ.

Калькулятор помогает рассчитать не только ветровую нагрузку для плоских крыш, но и количество необходимого крепежа на каждом участке, а также требуемую ширину рулонов гидроизоляции.

Расчеты основаны на действующих российских нормах СП 20.13330.2016 и СП 17.13330.2017.

В калькулятор встроена карта России с районированием по давлению ветра, так что вам не нужно самостоятельно искать на картах и в таблицах нужные значения. Достаточно выбрать место и кликнуть или указать точное название населенного пункта.

Вы выбираете тип местности – открытую, равномерно покрытую препятствиями или высотную городскую застройку. По этим двум параметрам калькулятор выдает первое значение – пиковую ветровую нагрузку согласно СП 20.133330.2016 п.11.

Далее переходим к основанию кровли и выбираем – тяжелый бетон, ОСП и металлическое основание профлист (0,7 мм или 0,75–2,5 мм). При выборе профлиста калькулятор предложит еще пять вариантов в зависимости от шага между гофрами. Вы также можете указать свой вариант.

На третьем этапе нужно указать толщину утеплителя, который вы будете использовать, и способ его укрепления. Также возможен вариант без утеплителя.

На этапе гидроизоляции нужно указать способ ее фиксации. В калькуляторе предусмотрено два варианта крепления: механический и балластный. Если у вас балластный, также нужно указать его тип – армированная стяжка или гранитный щебень. Далее выбирайте тип мембраны: битумная или полимерная. Кстати, у каждого материала можно посмотреть характеристики и всю необходимую информацию, нажав на кнопку с вопросом.

Пятый этап включает работу с геометрией объекта, где нужно вводить параметры участка кровли. Калькулятор рассчитывает значение только для плоских крыш прямоугольной формы, поскольку методика расчета использует пиковые значения аэродинамических коэффициентов ветровой нагрузки. Вам нужно указать высоту здания и его габариты. Высоту принимаем по самой высокой точке здания – парапетной зоне.

После вы получаете промежуточный расчет, где видите основные результаты, например, ширину рулона и шаг крепежа, и проверяете введенные значения, которые можно подкорректировать, если ошиблись.

После этого получаете готовый отчет, где рассчитано:

  • деление кровли на участки (центральная, парапетная, угловая) и ветровое давление на каждый из них;
  • какую ширину рулонов гидро- и теплоизоляции использовать;
  • сколько потребуется крепежа на один квадратный метр и его шаг.

На любой стадии расчета можно «откатить» назад на любой этап и изменить исходные данные. А также сохранить и отправить себе на почту в виде ссылки, чтобы потом вернуться к нему, если вы что-то не доделали. Благодаря формату PDF расчет можно вносить в проект или просто удобно хранить и использовать эти данные.

Ветровая нагрузка на фальцевую кровлю

Ветровая нагрузка на фальцевую кровлю

Каждая кровля подвергается эффектам всасывания ветра. Сила всасывания, измеренная по внешним граням кровли и в концевых зонах превышает силу воздействия на другие поверхности кровли с коэффициентом от 2 до 3. Ожидаемая ветровая нагрузка на любе здание определяется его высотой, формой и географическим местоположением. Следующие проекты двускатной и односкатной кровли показывают самые большие ветровые нагрузки. В случае арочных кровель необходимо использовать самое большое значение. Для различных зон кровли расчетная сила всасывания может быть определена следующим образом:

Определенная по расчетному значению силы всасывания, сила «F» направленная наружу оказывает следующее воздействие на скобы:

Уклон двускатной кровли: > 5°

5°» />

Уклон двускатной кровли: > 5°

5°» />

Следующая таблица показывает максимальную силу всасывания, производимую ветром на поверхностях кровли, как функция уклона кровли и высоты здания:

Как функция высоты карнизов, максимальная ветровая нагрузка, возникающая на поD верхности фасада облицовки, изменяется следующим образом

Высота карниза
(метры)
Всасывающая сила ветра (Н/м 2 )
у углову краевпромежут. поверхности
0-81250750500
8-2020001200800
20-100275016501100

Монтаж фальцевой кровли

Перед началом работ

Перед началом монтажных работ следует внимательно прочитать все инструкции по монтажу. В них описаны этапы и порядок выполнения работ. Профиль фальцевой кровли Lindab следует монтировать на герметизированную поверхность непосредственно на плоское основание или на обрешетку.

Инструкции по креплению и крепежным деталям не распространяются на здания, расположенные вдоль береговой линии, вблизи гор, лишенных растительности, или на открытой местности, а также на здания высотой более 16 метров. Процесс монтажа на ровное основание очень прост. При наличии различного рода неровностей и слуховых окон от специалиста по монтажу потребуются дополнительные усилия. Компания Lindab поставляет полный спектр кровельных покрытий и материалов, а также сопутствующих товаров, включая водосточные системы и оборудование для обеспечения безопасности, в том числе мостки, снегозадержатели и лестницы-стремянки.

Получение товара

После получения товара следует в первую очередь проверить комплектность поставки в соответствии с заказом и прилагаемой накладной. Затем необходимо осмотреть и проверить продукцию на предмет повреждений при транспортировке. Об обнаруженных повреждениях, возникших в процессе транспортировки, следует сообщить немедленно. Lindab не несет ответственность за расходы по замене продукции, если монтаж осуществлялся не в строгом соответствии с настоящими инструкциями.

Выгрузка товара

Если товар был доставлен не в оригинальной упаковке Lindab, перед подъемом кровельных листов следует установить на землю деревянные блоки с интервалом в один метр. Листы можно хранить на улице при условии, что они будут смонтированы в месячный срок. В противном случае их следует хранить в защищенном от дождя помещении.

Безопасность

Кровельные листы имеют острые края. Следует работать в защитной одежде и перчатках. При проведении работ на крыше необходимо надевать страховочный пояс и обувь на мягкой подошве. При монтаже профиля фальцевой кровли Lindab следует придерживаться всех действующих правил техники безопасности.

Основание под кровлю

Основание под кровлю должно находиться в хорошем состоянии, в чем следует убедиться до начала монтажных работ. Профиль должен монтироваться на герметичную поверхность, при этом уклон крыши должен превышать 14 градусов. Если профиль монтируется на обрешетку, ширина балок должна составлять 50 мм, а расстояние между ними не должно превышать 300 мм.

Дымовая труба и сквозные соединения

Для обеспечения аккуратности и плотного прилегания монтаж в области дымовой трубы должен выполняться мастером-жестянщиком.

Сквозные соединения

Компания Lindab поставляет готовые материалы для выполнения различных сквозных соединений кровельных панелей. Следует убедиться, что на их концах имеются металлические панели, и что они, по возможности, не прерываются никакими швами.

Уход за крышей

В основном, крыша содержится в чистоте за счет дождей. Необходимо не реже раза в год убирать с крыши застрявшие ветки и листву. Для мытья крыши следует использовать мягкую щетку и теплую воду. Допускается использование оборудования для мытья под давлением при условии установки не слишком высокого давления. В случае повреждения наружной поверхности соответствующее место необходимо незамедлительно закрасить краской для ликвидации дефектов.

СКАЧАТЬ ИНСТРУКЦИЮ ПО МОНТАЖУ

Основные преимущества фальцевой кровли

Малый вес, что существенно снижает давление на стропильную систему

Такая крыша не требует за собой дополнительного ухода, при этом срок службы исчисляется десятками лет

Большой выбор цветов металла

Невозможность протечки, так как швы спрятаны

Существует сразу несколько способов монтажа, включая и монтаж самозащелкивающихся фальцев

Возможность выбрать металл или медь

Очень проста в обслуживании и ремонте

Форма крыши не имеет никакого значения

Ветровая нагрузка

Ветровая нагрузка: как спроектировать надежную кровлю

Крыша любого здания принимает на себя максимальную нагрузку. Перепады температуры, осадки, а также порывы ветра – все эти факторы постоянно влияют на верхнюю конструкцию постройки. Чтобы не переживать о сохранности кровли, а с ней и всего здания, важно заложить правильные данные на этапе проектирования. Так, обязательно учитывается ветровая нагрузка. Что же необходимо знать, чтобы обезопасить свой дом от непогоды?

Чем опасна ветровая нагрузка для кровли

Сильный боковой ветер, сталкиваясь с домом, разделяется на два потока: один направляется к фундаменту, а второй наносит удар по кровле. Поток огибает конек крыши и, сталкиваясь с молекулами спокойного воздуха, уходит. Таким образом, на крышу направлено сразу четыре удара, которые могут привести к деформации покрытия или даже к срыву кровли:

  • Поток воздуха, направленный снизу вверх, бьющий по свесу крыши;
  • Поток, огибающий крышу, бьющий по ее коньку;
  • Разность давлений на подветренной стороне в месте, где встречается ветер и спокойный воздух;
  • Вдавливающая сила потока, действующая перпендикулярно скату крыши.

рис.№1 Ветровая нагрузка на крышу

Влияние этих сил может попросту опрокинуть верхнюю конструкцию. Чем больше угол наклона кровли, тем сильнее на нее действует потоки воздуха, направленные на конек крыши. На пологую крышу в большей степени действую касательные силы, образующиеся с подветренной стороны.

Правильный расчет ветровой нагрузки позволяет избежать таких негативных последствий влияния потоков воздуха на верхнюю конструкцию.

Как снеговая нагрузка, так и ветровая нагрузка, неучтенная на этапе проектирования, может привести к деформации или необратимым повреждениям кровельной конструкции. Однако, если расчет снеговой нагрузки на кровлю производится довольно просто – количество осадков и их примерный вес легко можно определить даже самостоятельно, то измерение силы воздушных потоков – не сама простая задача.

Определить ветровые нагрузки поможет СНиП. В Строительных Нормах и Правилах представлены все необходимые данные, необходимые для расчета ветровой нагрузки по районам.

Стоит отметить, что вычислить значение ветровой нагрузки на кровлю и правильно рассчитать запас прочности верхней конструкции требует применения большего количества данных и формул, чем при расчете снеговой нагрузки. Упростит подсчет ветровой нагрузки расчет онлайн, однако такой калькулятор не всегда удобно использовать, кроме того, результаты будут гораздо точнее, если будут выведены по всем правилам СНиП.

Читать еще:  Гидроизоляция крыши дома устройство и монтаж под профнастил, металлочерепицу и анализ цены

Ветровая нагрузка: пример правильного вычисления

Чтобы правильно определить ветровую нагрузку, СНиП предлагает формулу: W=Wo*k.

Wo – показатель максимального значения воздушного потока в зависимости от региона.

K – коэффициент высотности здания, также предусмотренный в Строительных Нормах и Правилах в зависимости от места расположения постройки.

рис.№3 Коэффициент высотности зданий

Итак, имеем крышу здания высотой 5 метров, расположенного в прибрежном районе 3 региона. В этом случае, расчет ветровой нагрузки будет выглядеть так:

Показатели снеговой и ветровой нагрузки суммируем, добавляем показатель постоянной нагрузки: вес обрешетки и других элементов конструкции. Получившуюся цифру, в случае не круглого или не целого числа, округляем в большую сторону, и, с помощью таблицы СНиП, определяем необходимую длину и сечение стропил.

Дополнительные меры безопасности для кровельных конструкций

Учитывая, что сильные потоки ветра опасны, как крутым, так и пологим крышам, во время проектирования и строительства необходимо особое внимание уделить закреплению стропил.

Наряду с подсчетом ветровой нагрузки на здание, предотвратить последствия сильных порывистых потоков воздуха поможет дополнительное закрепление стропильных ног скруткой из проволоки. Проволока наматывается на «ерши» – металлические штыри с насечками, предотвращающими выдергивание, вбитые в стену. Если направление основной ветровой нагрузки на здание неизвестно – таким образом следует закрепить стропильные ноги через одну по периметру всего дома.

Еще один способ укрепления стропил – закладка концов проволоки, держащей стропильную ногу, в укладку стен.

Факторы, также влияющие на надежность кровельной конструкции:

  • Правильный монтаж каркаса с установкой подкосов и раскосов, диагональных связок стропил. Прочная обрешетка станет опорой для всей конструкции;
  • Усиление уже возведенной верхней конструкции с помощью проволочных скруток;
  • Правильный выбор размера стропил.

рис.№4 Длина и размеры стропил

От точности расчетов ветровой нагрузки здания будет зависеть не только сохранность вашего дома или другой постройки, но и безопасность окружающих. Именно поэтому так важно со всей ответственностью подойти к этапу проектирования. Несколько несложных вычислений помогут возвести долговечную и безопасную конструкцию, которая прослужит вам долгие годы.

Расчет ветровой нагрузки по формуле

Что такое ветровая нагрузка

Переток воздушных масс вдоль поверхности земли происходит с разной скоростью. Натыкаясь на какое-либо препятствие, кинетическая энергия ветра преобразуется в давление, создавая ветровую нагрузку. Это усилие может ощутить любой человек, двигающийся навстречу потоку. Создаваемая нагрузка зависит от нескольких факторов:

  • скорость ветрового потока;
  • плотность воздушной струи,— при повышенной влажности, удельный вес воздуха становится больше, соответственно, возрастает величина переносимой энергии;
  • форма стационарного объекта.

  • Расчёт усилий ↓
  • Расчёт ветровой нагрузки на крышу ↓
  • Пример расчёта ↓
  • Альтернативная энергетика ↓

В последнем случае на отдельные части строительного сооружения действуют силы, направленные в разные стороны, например:

  1. На вертикальную стену действует так называемое лобовое усилие, стремящееся сдвинуть объект с места. Противостоять этому усилию помогают несколько конструктивных решений:
  2. На крышу, кроме горизонтальных усилий (вдавливающих), действуют и вертикальные силы, образующиеся от разделения воздушного потока при ударе о стену. Вектор воздушного потока стремится поднять крышу, оторвать её от стен.
  3. Совокупность всех этих вихревых потоков создают ветровую нагрузку не только на крупные элементы здания, но распространяет свои влияния на все элементы строительного сооружения, — двери, окна, кровлю, водостоки, антенну, дымоход.

Расчёт усилий

Общая формула расчёта создаваемых усилий на вертикальную поверхность:

  • Wm – норматив средней величины ветрового усилия на высоте h над землёй;
  • Wo – норматив ветрового давления, зависящий от ветрового района; определяется согласно СНиП 2.01.07-85: карта 3, приложение 5; данные приведены в таблице 1;
  • k – коэффициент пульсаций, таблица 2;
  • C – аэродинамический коэффициент, зависящий от геометрии строительного сооружения, например, для наветренных фасадов его значение составляет 0,8.

Таблица 1. Норматив ветрового давления Wo:

Норматив ветрового давленияВетровые районы
IaIIIIIIIVVVIVII
Wo, кПА0,170,230,300,380,480,600,730,85
Wo, кгс/м²1723303848607385

Таблица 2. Коэффициент пульсаций давления ветрового потока k:

Высота h над уровнем земли, мКоэффициент k для различных типов местности
ABC
50,851,221,78
100,761,061,78
200,690,921,50
400,620,801,26
600,580,741,14
800,560,701,06
1000,540,671,00
1500,510,620,90
2000,490,580,84
2500,470,560,80
3000,460,540,76
3500,460,520,73
4800,460,500,68

Пример: Стена.

Для местности типа В с высотой над уровнем земли 10 метров:

  • коэффициент k = 1,06;
  • для района вида III норматив ветрового давления Wo = 38 кгс/м²;
  • для плоского фасада аэродинамический коэффициент C = 0,8.

Создаваемое усилие на один квадратный метр составит:

Wm = 38 кгс/м² * 1,06 * 0,8 = 32,224 кгс/м²

При высоте стены в 15 метров и ширине 25 метров общая ветровая нагрузка равна:

15 м * 25 м * 32,224 кгс/м² = 12084 кг или 12,084 тонны.

Окно.

На типовое окно с площадью 3 м² ветер будет давить с силой:

3 м² * 32,224 кгс/м² = 96,672 кг, — почти 100 кг.

Расчёт ветровой нагрузки на крышу

Основные повреждения на здании при сильных порывах ветра связаны с кровелькой конструкцией. По телевизору и в интернете приведено достаточно много наглядных примеров, как не только отдельные элементы кровли, но полностью вся крыша срывается под воздействием ветровой нагрузки.

При фронтальном направлении ветра происходит столкновение с фасадной частью здания и крышей. У вертикальной поверхности поток создаёт вихревые разнонаправленные векторы, — происходит деление на нижнюю, боковую и вертикальную составляющие.

  1. Нижнее направление – самое безопасное для здания, так как все усилия направлены в сторону фундамента, то есть одной из самой прочной и массивной части дома.
  2. Боковые составляющие воздействуют на фасадные части здания, окна, двери.
  3. Вертикальный поток направлен прямо на свес крыши и создаёт подъёмное усилие, стремящееся приподнять кровлю, сдвинуть её с места.

Воздушный поток, направленный на скат крыши, образует:

  • касательное движение, скользящее вдоль кровли, огибающее конёк и уходящее прочь, — эта сила стремится сдвинуть крышу с места;
  • перпендикулярное усилие, — нормаль, направленное внутрь кровли, создающее давление, могущее вдавить элементы крыши внутрь конструкции;
  • с подветренной стороны ската крыши создаётся обратная сила, способствующая созданию подъёмной силы, — как у крыла самолёта.

Расчёт воздушной нагрузки на крышу, в зависимости от высоты её местонахождения над уровнем земли, определяется по формуле:

  • W – нормативная величина усилия, создаваемого напором воздуха; определяется по картам в приложении к СП 20.133330.2011;
  • k – коэффициент, показывающий зависимость давления от высоты над срезом верхнего уровня земли (таблица 3);
  • C – аэродинамический коэффициент, учитывающий направление набегания воздушного потока на скат крыши (таблица 4 и 5).

Таблица 3. Коэффициент k для типов местности:

Высота над уровнем земли, метрТип местности
ABC
≤ 50,750,50,4
101,250,650,4
201,250,850,55
401,51,10,8
601,71,31,0
801,851,451,15
1002,01,61,25
1502,251,91,55
2002,452,11,8
2502,652,32,0
3002,752,52,2
3502,752,752,35
≥ 4802,752,752,75

Типы местности:

  • A – открытые пространства на побережьях морей, озёр, водохранилищ, пустыня, степь, лесостепь, тундра;
  • B – населённые пункты, лес, местность с равномерно распределёнными искусственными строениями с высотой больше 10 метров;
  • C – территория города с плотным расположением строительных сооружений высотой более 25 метров.

Таблица 4. Значение коэффициента С для двускатной кровли при векторе потока в скат крыши:

Угол наклона άFGHIJ
15°-0,9-0,8-0,3-0,4-1,0
0,20,20,2
30°-0,5-0,5-0,2-0,4-0,5
0,70,70,4
45°0,70,70,6-0,2-0,3
60°0,70,70,7-0,2-0,3
75°0,80,80,8-0,2-0,3

Таблица 5. Значение коэффициента С для двускатной кровли при направлении потока во фронтон крыши:

Угол наклона άFHGI
-1,8-1,7-0,7-0,5
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

Положительная величина аэродинамического коэффициента означает, что ветер давит на поверхность. Отрицательные показатели – поток создаёт разрежение у поверхности кровли, иными словами – «отсос» воздушной подушки.

Пример расчёта

Дано:

  • здание находится на берегу большого внутреннего водоёма, местность относится к типу A;
  • кровля расположена на высоте 10 метров, то есть коэффициент равен 1,25;
  • преобладающие ветра направлены во фронтон крыши, отсюда аэродинамический показатель для крыши с наклоном ά = 30 равен C = -1,4;
  • норматив для района Поволжья W = 53 кгс/м².

Расчётное значение ветрового усилия составит:

Wр = 0,7 * 53 кгс/м² * 1,25 * (-1,4) = -64,925 кгс/м².

Отрицательное значение показывает, что имеется усилие, стремящееся оторвать кровлю от всего здания.

При общих размерах кровли S = 30 м², общее усилие составит:

P = 30 м² * (-64,925 кгс/м²) = -1947,75 кгс, то есть почти две тонны.

Альтернативная энергетика

Ветровая нагрузка может принести и пользу, например, преобразуя силу ветра в ветрогенераторах. Так, на скорости ветра V = 10 м/сек, при диаметре круга в 1 метр, ветряк обладает лопастями d = 1,13 м и выдаёт порядка 200–250 Вт полезной мощности. Электроплуг, потребляя такое количество энергии, сможет вспахать за один час порядка полсотки (50м²) земли на приусадебном участке.

Если применить большие размеры ветрогенератора, – до 3 метров, и средней скорости воздушного потока 5 м/сек, можно получить 1–1,5 кВт мощности, что полностью обеспечит небольшой загородный дом бесплатным электричеством. При внедрении так называемого «зелёного» тарифа, срок окупаемости оборудования сократится до 3–7 лет и, в дальнейшем, может приносить чистую прибыль.

Справка. «Зелёный» тариф – это выкуп государством излишнего электричества у населения, полученного при использовании альтернативных (возобновляемых) источников энергии.

Что такое ветровая нагрузка

Эта статья по своему строению и порядку изложения будет во многом похожа на статью о снеговой нагрузке. На наш взгляд это логично – мы хотим помочь тем, кто ведет строительство дома своими руками без проекта. Для этого в популярной форме приводятся теоретические выкладки, необходимые для правильного и технически грамотного монтажа крыши своими руками.

Что такое ветровая нагрузка

В словарях дано следующее определение ветровой нагрузки: « … давление ветра на наветренные стороны сооружений (дома, мачты, опоры линий электропередачи и т, п.). Определяется наибольшей скоростью ветра за выбранный более или менее длительный период времени. Зависит от формы обдуваемого сооружения или предмета, его подвижности, способа крепления или условий его движения, назначения и плотности воздуха. Учитывается при проектировании сооружений. Обычно пропорциональна квадрату расчетной скорости ветра.»

Как образуется ветровая нагрузка

Двигаясь, воздушный поток сталкивается со стенами и крышей дома.

При столкновении со стеной поток раздваивается: часть его уходит вниз, а другая часть бьет в карнизный свес крыши.

Ветровой поток, сталкивающийся со скатом крыши, огибает по касательной конек кровли, захватывает спокойные молекулы воздуха с подветренной стороны и уходит прочь от дома.

В этот момент на крышу действует аж четыре силы способные ее сорвать и (или) опрокинуть:

— две касательные с наветренной стороны;

— подъемная сила, с подветренной стороны (образуется от разности давлений воздуха);

— вдавливающая (действует перпендикулярно скату крыши и может деформировать или сломать детали крыши).

Что может произойти при игнорировании ветровой нагрузки

Следует сразу сказать о том, что силы образующие ветровую нагрузку действует негативно на все типы крыш вне зависимости от того каков уклон кровли.

Чем угол ската кровли больше, тем выше значение нормальных сил и меньшее касательных. На пологих же крышах выше значения касательных. Проще говоря, крутые крыши ветер может опрокинуть, а пологие — сорвать и унести.

Поэтому учитывать ветровую нагрузку необходимо как на крутых крышах, так и пологих.

Как избежать негативного воздействия ветровых нагрузок

Есть три основных способа которыми можно обезопасить крышу от негативного воздействия ветровой нагрузки:

  1. Правильно смонтировать каркас крыши. Для этого в обязательном порядке следует установить подкосы, раскосы и связать стропила диагональными связями. Правильное устройство обрешетки крыши увеличивает устойчивость крыши.
  1. Усиление существующей конструкции крыши. Например, за счет дополнительного крепления стропильных ног.

Нижний конец каждой стропильной ноги прикручивают скруткой из вязальной проволоки к ершу забитому в стену дома. Ерш представляет собой кованый металлический штырь имеющий насечку, направленную против хода выдергивания.

  1. Правильный выбор кровельного материала. Крепление натуральной черепицы нельзя назвать надежным, листы металлочерепицы и профнастила имеют большую парусность. Эти кровельные материалы легко срывает с крыши любой сильный ветер.

А вот ондулин лишен этих недостатков. Благодаря креплению 20 фирменными гвоздями он надежно уложен на обрешетке крыше и ему не страшен никакой сильный ветер.

Ну а если какой-нибудь смерч, несущийся на невероятной скорости и сметающий все на своем пути, сорвет листы ондулина, они не причинят вреда людям и животным. Потому что ондулин легок. А вот удар куском натуральной черепицы способен нанести немалые увечья.

Применение предложенных способов поможет защитить крышу дома от разрушения при воздействии на нее сильной ветровой нагрузки.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector