Проектирование надежной кровли невозможно без учета суровых климатических реалий. Для большинства регионов нашей страны снеговая нагрузка является одним из самых агрессивных факторов воздействия на здание.
Масса снежного покрова, особенно во время оттепелей, может достигать сотен килограммов на квадратный метр. Она создает колоссальное давление на стропильную систему, несущие стены и фундамент.
Как определить нормативную нагрузку
На территории России действует нормативный документ СП «Нагрузки и воздействия», который был составлен на основании метеорологических наблюдений. Согласно этому своду правил, всю территорию страны можно поделить на 8 снеговых регионов.
Критерием отбора служит количество снега, которое ежегодно выпадает из расчета на 1 м2. Минимальный показатель составляет 80 кг, тогда как в самых заснеженных регионах может выпасть до 560 кг.
Формула расчета нагрузки проста. Нужно всего лишь помножить значение региона строительства (переменную Sg) на поправочный коэффициент (m), который определяют с учетом угла наклона кровли:
· m = 1, если угол наклона ската составляет < 30 градусов;
· m = 0, если угол > 60 градусов (на такой кровле снег почти не задерживается).
S = Sg ⋅ m
Нормативная снеговая нагрузка представляет собой усредненное значение. Но практика показывает, что на эту цифру не всегда удается ориентироваться в работе. Прежде всего, изменения климата могут привести к выпадению осадков выше нормы.
Кроме того, снег вовсе не обязательно скапливается на кровле равномерным слоем. Не исключены участки, на которых образуется локальная перегрузка.
Существуют и другие факторы, способные внести коррективы в расчеты. Например, это сила и скорость ветра, которые тоже требуется принимать во внимание.
Чтобы компенсировать возможный недостаток прочности, был введен т.н. коэффициент надежности, за который обычно принимают константу в 1,4. Если помножить на эту цифру полученное значение, то мы получим запас прочности в 40%.
Совет! Если крыша имеет сложную геометрию, то расчет снеговой нагрузки лучше всего доверить профессионалам. В данном случае придется задействовать специальные формулы из Приложения СП.
Как происходит распределение снежного покрова на скате?
Сразу после снегопада покров ложится на кровлю более-менее ровным слоем. Однако долго это не продолжается: под собственным весом снежная масса постепенно сползает к краю крыши.
Ситуацию усугубляют перепады температур: днем снег подтаивает, ночью схватывается льдом. С каждым таким циклом у карнизов накапливается все больше спрессованного снега. Именно эту зону (периметр кровли) защищают греющим кабелем: он топит снег там, где нагрузка достигает пиковых значений.
Помимо карнизов, есть и другие уязвимые участки: углубления ендов, пространство за дымоходами, зоны вокруг мансардных и слуховых окон. Здесь снег задерживается и скапливается особенно активно. Чтобы стропильная система выдержала повышенное давление в этих точках, проектировщики закладывают сдвоенные стропила с увеличенным запасом прочности.
Для контроля схода снежных масс на кровлях устанавливают снегозадержатели. Они препятствуют лавинообразному сходу, защищают людей и имущество внизу. Однако эти элементы создают дополнительные зоны накопления снега. Поэтому места их крепления требуют усиленной обрешетки и более мощных стропил.
Почему нельзя оценивать нагрузку «на глаз»
Одинаковый по толщине слой снега может весить совершенно по-разному, значения веса изменяются до 5-10 раз. Все зависит от того, свежий это пушистый снег или слежавшийся, сухой или напитанный влагой. Имеет значение, сколько раз слой успел подтаять и замерзнуть.
Поэтому визуальная оценка представляет собой ненадежный метод. Полуметровая «шапка» на крыше может оказаться относительно легкой либо критически тяжелой.
Воздействие ветра на распределение снега
Ветровая нагрузка представляет собой еще один фактор, из-за которого снеговой слой может неравномерно распределяться. Воздушный поток подхватывает снежную массу и перемещает ее по поверхности кровли. Интенсивность этого явления зависит от количества скатов, угла их наклона, ориентации дома относительно преобладающего ветра.
Классическим примером можно считать двухскатную крышу, конек которой расположен поперек движения воздушного потока. Ветер «сдувает» снег с наветренной стороны и сбрасывает его на противоположный скат.
В результате подветренная сторона может нести почти вдвое большую нагрузку, чем наветренная. Создаются локальные участки пиковой нагрузки, негативно воздействующие на кровельные материалы и стропильную систему.
Особую категорию риска представляют так называемые «снеговые мешки». Они образуются в местах перепада высот, например, там, где крыша гаража или веранды примыкает к стене высокого дома. Или на стыке разноуровневых скатов.
В такие «карманы» ветер наметает снег всю зиму, и сугробы там могут не таять до середины весны. Нагрузка в зоне снегового мешка может превышать нормативную в 4-6 раз. При проектировании стропил в этих местах шаг установки уменьшают, а сечение балок увеличивают.
Для двускатных кровель с уклоном 15-40° применяют поправочные коэффициенты: 0,75 для наветренного ската и 1,25 для подветренного. Их умножают на нормативный вес снегового покрова для конкретного региона, а также на значение для конкретной формы крыши и коэффициент надежности (1,4).
Снег расставляет приоритеты
Когда человек впервые видит итоговые цифры расчета, они обычно впечатляют: речь идет о сотнях килограммов на квадратный метр. Но в этом есть и плюс – снимается типичный страх перед «тяжелыми» кровельными материалами вроде керамической или цементно-песчаной черепицы.
Если стропильная система спроектирована под 200-300 кг/м² снеговой нагрузки, разница между профнастилом весом 5 кг/м² и черепицей весом 45 кг/м² уже не выглядит критичной.