Вы сами собираетесь проектировать и строить дом? Тогда Вам без процедуры сбора нагрузок на кровлю (или другими словами, на несущие конструкции крыши) не обойтись. Ведь только зная нагрузки, которые будут действовать на кровлю, можно определить минимальную толщину железобетонной плиты покрытия, рассчитать шаг и сечение деревянных или металлических стропил , а также обрешетки .

Данное мероприятие регламентируется СНиПом 2.01.07-85* (СП 20.13330.2011) "Актуализированная редакция" .

Сбор нагрузок на кровлю производится в следующем порядке:

1. Определение собственного веса конструкций крыши.

Сюда, например, для деревянной крыши входят вес покрытия (металлочерепица, профнастил, ондулин и т.д.), вес обрешетки и стропил, а также масса теплоизоляционного материала, если предусматривается теплый чердак или мансарда.

Для того, чтобы определить вес материалов нужно знать их плотность, которую можно найти .

2. Определение снеговой (временной) нагрузки.

Россия находится в таких широтах, где зимой неизбежно выпадает снег. И этот снег необходимо учитывать при конструировании крыши, если, конечно, Вы не хотите лепить снеговиков у себя в гостиной и спать на свежем воздухе.

Нормативное значение снеговой нагрузки можно определить по формуле 10.1 :

S 0 = 0,7с в с t μS g ,

где: с в - понижающий коэффициент, который учитывает снос снега с крыши под действием ветра или других факторов; принимается он в соответствии с пунктами 10.5-10.9. В частном строительстве он обычно равен 1, так как уклон крыши дома там чаще всего составляет более 20%. (Например, если проекция крыши составляет 5м, а ее высота - 3м, уклон будет равен 3/5*100=60%. В том случае, если у вас, например, над гаражом или крыльцом предусматривается односкатная крыша с уклоном от 12 до 20%, то с в =0,85.

с t - термический коэффициент, учитывающий возможность таяния снега от избыточного тепла, которое выделяется через не утепленную кровлю. Принимается он в соответствии с пунктом 10.10 . В частном строительстве он равен 1, так как практически не найдется человека, который на не утепленном чердаке поставит батареи.

μ - коэффициент, принимаемый в соответствии с пунктом 10.4 и приложением Г в зависимости от вида и угла наклона кровли. Он позволяет перейти от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие. Например, для следующих углов наклона односкатной и двускатной кровли коэффициент μ имеет значения:

- α≤30° → μ=1;

- α≤45° → μ=0,5;

- α≤60° → μ=0.

Остальные значения определяются по методу интерполяции.

Примечание: коэффициент μ может иметь значение меньше 1 только в том случае, если на крыше нет конструкций, задерживающих снег.

S g - вес снега на 1 м2 горизонтальной поверхности; принимается в зависимости от снегового района РФ (приложение Ж и данным таблицы 10.1 ). Например, город Нижний Новгород находится в IV снеговом районе, а, следовательно, S g = 240 кг/м2.

3. Определение ветровой нагрузки.

Расчет нормативного значения ветровой нагрузки производится в соответствии с разделом 11.1 . Теорию здесь расписывать не буду, так как весь процесс описан в СНиПе.

Примечание: Ниже Вы найдете 2 примера, где подробно расписана данная процедура.

4. Определение эксплуатационной (временной) нагрузки.

В том случае, если Вы захотите использовать крышу как место для отдыха, то Вам необходимо будет учесть нагрузку равную 150 кг/м2 (в соответствии с таблицей 8.3 и строкой 9 ).

Данная нагрузка учитывается без снеговой, т.е. в расчете считается либо та, либо другая. Поэтому с точки зрения экономии времени в расчете целесообразно использовать большую (чаще всего это снеговая).

5. Переход от нормативной к расчетной нагрузке.

Этот переход осуществляется с помощь коэффициентов надежности. Для снеговой и ветровой нагрузок он равен 1,4. Поэтому для того, чтобы перейти, например, от нормативной снеговой нагрузки к расчетной необходимо S 0 умножить на 1,4.

Что касается нагрузок от собственного веса конструкций крыши и ее покрытия, то здесь коэффициент надежности принимается по таблице 7.1 и пункту 8.2.2 .

Так, в соответствии с данным пунктом коэффициент надежности для временно распределенных нагрузок принимается:

1,3 - при нормативной нагрузке менее 200 кг/м2;

1,2 - при нормативной нагрузке 200 кг/м2 и более.

6. Суммирование.

Последним этапом производится складывание всех нормативных и расчетных значений по всем нагрузкам с целью получения общих, которые будут использоваться в расчетах.

Примечание: если Вы предполагаете, что по заснеженной кровле будет кто-то лазить, то к перечисленным нагрузкам для надежности Вы можете добавить временную нагрузку от человека. Например, она может равняться 70 кг/м2.

Для того, чтобы узнать нагрузку на стропила или необходимо преобразовать кг/м2 в кг/м. Это производится путем умножения расчетного значения нормативной или расчетной нагрузки на полупролет с каждой стороны. Аналогично собирается нагрузка на доски обрешетки.

Например, стропила лежат с шагом 500 мм, а обрешетины - с шагом 300 мм. Общая расчетная нагрузка на кровлю составляет 200 кг/м2. Тогда нагрузка на стропила будет равна 200*(0,25+0,25) = 100 кг/м, а на доски обрешетки - 200*(0,15+0,15) = 60 кг/м (см. рисунок).

Теперь для наглядности рассмотрим два примера сбора нагрузок на кровлю.

Пример 1. Сбор нагрузок на односкатную монолитную железобетонную кровлю.

Исходные данные.

Район строительства - г. Нижний Новгород.

Конструкция крыши - односкатная.

Угол наклона кровли - 3,43° или 6% (0,3 м - высота крыши; 5 м - длина ската).

Размеры дома - 10х9 м.

Высота дома - 8 м.

Тип местности - коттеджный поселок.

Состав кровли:

1. Монолитная железобетонная плита - 100 мм.

2. Цементно-песчаная стяжка - 30 мм.

3. Пароизоляция.

4. Утеплитель - 100 мм.

5. Нижний слой гидроизоляционного ковра.

6. Верхний слой наплавляемого гидроизоляционного ковра.

Сбор нагрузок.

Вид нагрузки	Норм.	Коэф.	Расч.
Постоянные нагрузки: Монолитная ж/б плита (ρ=2500 кг/м3) толщиной 100 мм Цементно-песчаная стяжка (ρ=1800 кг/м3) толщиной 30 мм Пенополистирол (ρ=35 кг/м3) толщиной 100 мм Временные нагрузки:	250 кг/м2 3,5 кг/м2		275 кг/м2 70,2 кг/м2 4,6 кг/м2
ИТОГО	489,1 кг/м2		604 кг/м2

S 0 = 0,7с t с в μS g = 0,7·1·1·1·240 = 168 кг/м2.

где: с t = 1, так как кровля у нас утепленная, а, следовательно, через нее не выделяется такого количества тепла, которое могло бы приводить к таянию снега на крыше; термический коэффициент принимается в соответствии с п.10.10 .

с в = 1; коэффициент сноса снега принимается по п.10.9 .

μ = 1, так как кровля односкатная с уклоном менее 30º; принимается в соответствии со схемой Г1 приложения Г ,

Sg = 240 кг/м2; принимается в соответствии с п.10.2 и таблицей 10.1 , так как Нижний Новгород относится к IV снеговому району.

W = W m + W p = 13,6 кг/м2.

W m = W 0 k(z в)с = 23·0,59·1 = 13,6 кг/м2.

где: W 0 = 23 кг/м2, так как г. Нижний Новгород относится к I ветровому району; нормативное значение ветрового давления принимается в соответствии с пунктом 11.1.4, таблицей 11.1 и приложением Ж

k(z в) = k 10 (z в /10) 2α = 0,59, так как выполняется условие пункта 11.1.5 h≤d → z в =h=8 м и тип местности строительства В; коэффициенты принимаются в соответствии с п.11.1.6 таблицей 11,3, также коэффициент k(z в) можно определить методом интерполяции по таблице 11.2 .

с = 1, так как рассчитываемая крыша обладает небольшой площадью и расположена под углом к горизонту, данным коэффициентом пренебрегаем; принимается в соответствии с пунктом 11.1.7 и приложение Д .

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.

• Природные явления, влияющие на снеговую нагрузку
• Расчет снеговой нагрузки
• Плоские крыши

Зима прекрасный сезон полный развлечений и неожиданностей. Самым неприятным сюрпризом может стать неправильно рассчитанная снеговая нагрузка на кровлю, которая приводит к тяжелейшим последствиям, как для самого дома, так и для человека.

Нападавший снег может своим весом продавить кровлю или разрушить ее стропильную систему. Снежная масса может вызвать протекание воды внутрь стыковых соединений кровельного материала и в помещение.

Природные явления, влияющие на снеговую нагрузку

Многие негативные воздействия на крышу наблюдаются при резкой смене погодных условий во время зимы. Например, образование льда, оттаивание, обильный снегопад, сход снега, образование сосулек большой массы и их обрушение, поломка водосточной системы. Все это ведет не только к нарушению комфорта проживания, но и несет угрозу для жизни людей.

При расчете нагрузки осадков на крышу во время зимнего сезона необходимо учесть те процессы, которые соответствуют этому периоду в вашем регионе. Любая зима может характеризоваться следующим:

1. Особенности ветров и перепад температуры. До 5 процентов массы выпавшего снега в течение дня и ночи уходит с крыши естественным образом. Он просто сползает, покрывается настом при потеплении, усилении ветра сдувается с поверхности кровли.
2. Нагрузка, превышающая расчетную. Может возникать при резком перепаде температуры в сторону тепла и наступающим затем морозом. Гидроизоляция, теплоизоляция, стропильная конструкция в таких случаях могут подвергнуться деформации.
3. Сложная крыша, имеющая впадины и различные скосы, препятствует свободному схождению покрова, в результате чего возникает неравномерная нагрузка на всю кровлю.
4. Сходящий снег при образовавшейся наледи имеет свойство скапливаться на краю ската и его неожиданное падение может травмировать проходящего мимо человека. В регионах, где могут наблюдаться такие явления, устанавливают специальные снегозадержатели.
5. Сход больших масс повреждает водосточную конструкцию. Чтобы этого не происходило, требуется своевременная чистка крыши или установка кабельного обогрева на конце плоскости ската.
6. В районах, где наблюдается обилие снегопадов. При несвоевременном производстве очистки крыши и сугробов, образующихся в результате схода, может образовываться снеговой мешок (когда сошедший снег упирается в карниз кровли). Такое происходит обычно с подветренной стороны. В этом случае могут пострадать даже стены и окна дома.
7. Снег на крыше всегда распределяется неравномерно, на одних скатах его скапливается больше, на других меньше, это зависит от направления ветров преобладающих в регионе постройки.

Вернуться к оглавлению

Расчет снеговой нагрузки

Снеговая нагрузка на кровлю – величина, которая существует уже многие десятилетия. Поэтому для нее выработана известная формула расчета, используемая строителями. Чтобы ее посчитать корректно и без ошибок, установлены величины, утвержденные государственными Строительными Правилами и Нормами. Расчет производится по формуле:

• S = S расчетная х k.

S – ожидаемая снеговая нагрузка. S расчетная – вес снега на один квадратный метр горизонтальной плоскости, указываемый в СНиП. Его величина указывается на карте России в зависимости от регионов. k – коэффициент наклона скатов, который также установлен СНиП:

• уклон ската меньше 25 градусов, k = 1;
• уклон ската 25-60 градусов, k = 0,7;
• уклон ската больше 60 градусов, расчет производится без учета значения k.

Расчет снежных нагрузок на крышу производится на этапе проектирования здания.

Ориентировочная масса одного куба снега составляет практически центнер, если же он мокрый, то эта величина может достигать 300 килограмм.

оптимального сечения" data-essbishovercontainer="">

Для изготовления стропильных ног применяется качественный пиломатериал определенного сечения. Его прочностных характеристик должно быть гарантированно достаточно для того, чтобы конструкция крыши могла противостоять всем выпадающим на нее нагрузкам.

Чтобы определиться с этим параметром, придется провести некоторые вычисления. Посильную помощь сможет оказать калькулятор расчета нагрузки на стропила для определения оптимального сечения пиломатериала для их изготовления.

Необходимые пояснения по проведению расчетов будут приведены ниже.

Калькулятор расчета нагрузки на стропила для определения оптимального сечения

Укажите запрашиваемые данные и нажмите "Рассчитать распределенную нагрузку на стропила"

Угол ската кровли, градусов

Выбранный тип кровельного покрытия

Определите по карте-схеме и укажите зону своего региона по уровню снеговой нагрузки

I II III IV V VI VII

Определите по карте и укажите зону своего региона по уровню ветрового давления

Ia I II III IV V VI VII

Укажите зону расположения здания

Укажите высоту конька крыши над землей

Не более 5 метров - от 5 до 10 метров - от 11 до 20 метров - более 20 метров

Ниже будет предложено ввести предполагаемый шаг установки стропил. Изменяя этот показатель, можно добиться оптимального значения распределенной нагрузки на стропильные ноги.

Шаг установки стропил, метров

Алгоритм проведения расчета сечения стропильных ног

Работа будет строиться в два этапа. Вначале с помощью калькулятора будет определена распределенная нагрузка на 1 погонный метр стропильной ноги. Затем, по приложенной таблице, можно будет подобрать оптимальный размер бруса для изготовления стропила.

Шаг первый – расчет распределенной нагрузки на стропильные ноги

Калькулятор расчёта запросит следующие значения:

• Угол уклона ската. Эта величина напрямую связана с уровнями внешних нагрузок на кровлю – снеговую и ветровую.

С крутизной ската и, соответственно, с (конькового узла) поможет разобраться специальный калькулятор, к которому ведет ссылка.

• Тип планируемого кровельного покрытия. Естественно, что различные покрытия имеют собственную массу, которая предопределяет статическую нагрузку на стропильную систему. В калькуляторе уже учтены не только весовые характеристики различных покрытий, но и материалы обрешетки и утепления кровли.
• Необходимо указать зону своего региона по уровню возможной снеговой нагрузки. Ее несложно определить по расположенной ниже карте-схеме:

• Аналогичным образом определяется и зона по уровню ветрового давления – для этого существует своя карта-схема.

• Необходимо учесть особенности расположения здания на местности. Для этого нужно оценить его «окружение» и выбрать одну из трех предлагаемых зон, «А», «Б» или «В».

При этом есть нюанс. Все естественные или искусственные преграды для ветра могут приниматься в расчет только в том случае, если они расположены на расстоянии от дома, не превышающем величины 30×Н , где Н – это высота здания по коньку. Например, для здания высотой 7 метров получается круг с радиусом 210 метров. Если преграды расположены дальше, то это будет считаться открытой местностью.

• Наконец, потребуется внести высоту дома в метрах (по коньку).
• Последнее окно калькулятора – шаг установки стропильных ног. Чем чащи они устанавливаются – тем меньше будет распределенная нагрузка, выпадающая на каждую из них, но при этом, естественно, увеличивается их количество. Можно «поиграть» значением шага, чтобы проследить динамику изменения распределенной нагрузки – так появится возможность выбрать оптимальное значение для дальнейшего определения сечения стропил.

Шаг второй – определение сечения стропильной ноги

Итак, имеется значение распределённой нагрузки, выпадающей на погонный метр стропильной ноги. Наверняка, заранее была рассчитана и (если нет, то рекомендуется перейти к соответствующему калькулятору). С этими данными уже можно войти в таблицу для определения сечения бруса.

Есть еще один нюанс. Если стропила получаются слишком длинными, то для повышения их жесткости часто предусматриваются дополнительные усиливающие элементы системы – стойки (бабки) или подкосы. Они позволяют уменьшить расстояние «свободного пролета», то есть между соседними точками опоры. Именно это значение и будет необходимо для вхождения в таблицу.

На иллюстрации стрелками показан пример определения сечения стропила для распределенной нагрузки в 75 кг/погонный метр и с расстоянием между точками опоры в 5 метров. В левой части таблицы можно взять любое из предлагаемых значений, которое покажется удобнее: доски или брусья с минимальными сечениями: 40×200; 50×190; 60×180; 70×170; 80×160; 90×150; 100×140. Кроме того, можно использовать и бревно с диаметром 140 мм.

На конструкцию крыши действуют различные силы. Расчет нагрузки на кровлю включает в себя такие воздействия как: вес кровельного материала, стропил и обрешетки, утеплителя, подкладочного ковра, нагрузка снега и ветра. Рассмотрим по отдельности каждую их этих нагрузок.

Расчет стропил

Если вы строите дом самостоятельно, и у вас нет достаточных знаний в области инженерии и архитектуры, то расчет нагрузки на крышу можно заказать в специализированной организации или у частного проектировщика. Если же постройка не столь требовательна к техническим расчетам, то все можно сделать своими собственными силами.

Воздействие силы ветра

Снеговая нагрузка может разрушить крышу, ну а ветровая кроме этого может сорвать покрытие. Чем большим является угол скатов кровли, тем больше будет нагрузка ветра на конструкцию. Чем меньшим будет угол, тем сильнее будет подъемная сила, стремящаяся сорвать крышу. Именно поэтому так важен расчет площади двухскатной крыши. Для начала определяют длину стропильной ноги. Здесь пригодится знания школьного курса геометрии, так как стропило составляет с прилегающими стенами прямоугольный треугольник, поэтому рассчитав длину гипотенузы можно определить необходимый показатель.

Немного сложнее посчитать сечение стропила и расстояние между ними. Для этого проведем расчет ветровой нагрузки на кровлю по формуле: Wр= W*k*C. W - ветровое давление, которое берется из таблиц СНиП. k - коэффициент, зависящий от высоты здания, он также указывается в упомянутом выше нормативном документе. С - аэродинамический коэффициент, используемый для расчета подъемной силы с подветренной и наветренной стороны.

Коэффициент С может иметь как положительное, так и отрицательное значение. Первый случай возникает, если ветер давит на поверхность скатов, это справедливо для больших углов. Второй случай возникает на пологих крышах, когда ветер «стекает» по скатам. Для противодействия этим силам, в зависимости от шага стропил, в стены дома устанавливают так называемые «ерши». Это металлические штыри, к которым проволокой привязываются стропильные ноги. В ветреных регионах привязывается каждое стропило, при нормальных условиях это делают через одну балку, предварительно выполнив по имеющимся данным.

Расчет балки перекрытия, смотрите на видео:

Нагрузка веса кровли

Серьезное влияние на характеристики стропильной системы оказывает вес самого кровельного материала. При этом различные материалы могут значительно отличаться по своему весу. Чем больше весит кровля, тем больше должен быть угол наклона скатов. Также необходимо знать, как посчитать квадратные метры крыши, так как чем ее площадь больше, тем сильнее она будет зависеть от влияния внешних нагрузок.

Силу давления крыши на стропила можно посчитать, зная характеристика материала. Они зачастую указываются в технических данных или инструкции от производителя. В зависимости от типа кровельного материала выбирается определенный вариант обрешетки. Так, для ее создания используется OSB плита, фанера или обрезная доска. Усредненный вес этих материалов можно узнать из нормативных таблиц или технических данных от производителя. Например, под кровлю из шифера используют бруски сечением 4*6 или 6*6 см, в то время как под битумные гонты - плиты OSB или фанеру.

Расчет квадратуры крыши зависит от ее типа. очень просто для односкатных кровель. В более сложных конструкциях следует разбить крышу на элементарные фигуры - прямоугольники и треугольники, площадь которых легко определяется (подробнее: " "). Также важно учесть свесы кровли на карнизах. Расстояние между стропилами определяется исходя из толщины кровельного материала.

Не меньшее значение имеет и теплотехнический расчет кровли, на основании которого подбирается утеплитель и его толщина. Эти два показателя в значительной степени влияют на общий вес конструкции крыши. Кроме того сюда входит и вес паро- и гидроизоляции, а также внутренней обшивки мансардного помещения. Толщина утеплителя рассчитывается по формуле: Т=R*L. Где R - тепловое сопротивление конструкции, которая будет утепляться, L - коэффициент теплопроводности выбранного утеплителя (выбирается по нормативам СНиП II-3-79).

Предположим, что крыша утепляется стекловатой URSA М-20, дом расположен в центральном регионе. Тогда толщина утеплителя будет составлять: Т=4,7*0,038 = 0,18 м = 18 см. В этом случае 4,7 - тепловое сопротивление, взятое из нормативов СНиП, а 0,038 - коэффициент теплопроводности, который был указан производителем материала. Зная плотность утеплителя (указывается в тех. данных) равную 18-21 кг/м.кв, можно посчитать вес материала.

Аналогичным образом рассчитывается вес гидро- и пароизоляции, а также отделочного материала. Немаловажен также и расчет обогрева кровли, так как он влияет на толщину утеплителя. Также система обогрева, которая будет установлена на чердаке, добавится в вес конструкции крыши.

Для того, чтобы учесть вес самой стропильной конструкции, следует нарисовать ее план. В расчет принимаются средние значения для наслонных стропил и прогонов - 5-10 кг/м.кв, для висячих стропил - 10-15 кг/м.кв. Для получения некоторого запаса прочности конструкции, полученные нагрузки умножаются на коэффициент 1,1.

В целях более точного определения весовых нагрузок на крышу необходимо провести теплотехнический расчет кровли пример которого можно найти на страницах нашего портала.

Крыша и снег.

Непростые взаимоотношения.

Россия - снежная страна. Однако у россиян складываются весьма странные отношения со снегом. И особенно со снегом на крышах домов. В этой статье мы попробуем разобраться, что делать со снегом на крышах и какими должны быть кровли, чтобы устоять под натиском снежной массы.

Выдержит ли крыша слой снега зимой?

Начнем с азов, то есть со снежных нагрузок на кровельные системы. Сколько же весит снег на крыше? Плотность свежего рыхлого снега составляет от 10 до 100 кг/м 3 . Средняя плотность снежного покрова в Европейской части России в конце зимы на Севере находится в пределах 220 — 280 кг/м 3 ; в Средней полосе — в пределах 240 — 320 кг/м 3 ; на Юге — в более широких пределах: от 220 до 360 кг/м 3 , что объясняется наличием перемежающихся оттепелей и процессами фирнизации снега (образование шариков льда внутри снега из замерзающего водяного пара). Фирн (от др.-в.-нем. firni — прошлогодний, старый) — плотно слежавшийся, зернистый и частично перекристаллизованный снег. Сухой снег представляет собой двухфазную, а мокрый - трехфазную систему, состоящую из кристаллов льда, воды и воздуха, содержащего водяной пар.

В процессе таяния или увлажнения при оттепелях плотность снега существенно увеличивается. В начале таяния плотность составляет от 180 до 350 кг/м 3 , в разгар таяния от 350 до 450 кг/м 3 , а в конце таяния доходит до 600 - 700 кг/м 3 . Пористость снега связана с его структурой и изменяется по мере его уплотнения от 98 до 20%. Толщина снежного слоя на кровле зависит от климатического района, конфигурации кровли (углу наклона, наличию снегозадерживающих элементов и конструкций). Чем меньше угол наклона кровли, тем толще слой снега может на ней скапливаться. Кроме снегозадержателей, задержке снега способствуют дымоходы и сложная многщипцовая конфигурация кровель.

Правильно построенная кровля должна быть рассчитана на снеговую нагрузку в каждом конкретном регионе. В Своде правил СП 20.13330.2011 "Нагрузки и воздействия" в разделе 10 "Снеговая нагрузка" определяется районирование территории России по величине снежного покрова и нагрузкам от него. В зависимости от региона строительства изменяются значения снежных нагрузок, на которые должна быть рассчитана кровля.

Снеговой район	Города	Значение веса снега для расчета на разрушающую нагрузку (кг/м 2)
	Астрахань, Улан-Уде
	Волгоград, Иркутск, Хабаровск, Владивосток
	Москва, Новгород, Владимир, Омск, Тюмень, Челябинск
	Санкт Петербург, Нижний Новгород, Кемерово, Амурск
	Пермь, Уфа, Мурманск, Воркута, Анадырь
	Усинск, Камчатка
	Петропавловск-Камчатский
	Чара, Норильск, Кропоткин

Какой толщины слой снега окажется критичным кровли правильно построенного дома? Например, для Москвы кровли должны быть рассчитаны на повреждающую нагрузку 126 кг/м 2. Это означает, что критическую нагрузку для повреждения крыши может создать сухой снег плотностью 100 кг/м 3 с толщиной слоя 126 см. Если снег слежавшийся, как в конце зимы с плотностью 250 кг/м 3 , то для создания критической нагрузки понадобится толщина слоя снега всего 50 см. Если снег начал таять (плотность 350 кг/м 3), то критическая для повреждения толщина слоя снега составит 36 см. В конце таяния снега, если он по каким-то причинам задерживается на кровле, критическая для повреждения толщина его слоя составит всего 16-18 см.

В рекомендациях американского МЧС (FEMA) указывается, что средней критической толщиной снежного покрова для крыш с небольшим уклоном является слой 46 см. Данные рекомендации были сформированы с учетом того, что многие дома были построены достаточно давно без расчета на современные нормы по снеговым нагрузкам.

Как должна быть устроена кровля дома, чтобы выдержать снеговые нагрузки без повреждений и разрушения?

Снеговая нагрузка воспринимается стропильной системой и передается на стены дома. Как должна быть устроена стропильная система, чтобы воспринять нагрузку от снега без разрушения? Для поиска ответа на вопрос обратимся к СП 31-105-2002 " Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом".

При поперечном сечении стропил 38 х 140 мм (оструганные доски сечением 40 х 150 мм) при расчете на снеговую нагрузку до 300 кг/м 2 стропила могут иметь свободный пролет не более 2,6 м при шаге стропил 60 см. При снеговой нагрузке до 200-250 кг/м 2 длина свободного пролета стропил может составить 3,5 метра. При нагрузке до 150 кг/м 2 разрешенная длина свободного пролета стропил увеличивается до 3,9 метра. При увеличении высоты сечения стропил до 184 мм (200 мм) длины разрешенного свободного пролета увеличиваются, соответственно, до 3,2 м, 3,5 м и 4,4 м. При больших длинах пролетов стропила можно опирать на продольные прогоны или опорные стойки, передающие нагрузки на нижележащие строительные конструкции.

Особые требования предъявляются к крепежным изделиям. Длина гвоздей должна превышать двойную ширину сечения стропил, то есть для скрепления стропил ширинобй сечения 38 мм используются гвозди длиной минимум 80 мм. Чем меньше угол наклона кровли, тем больше гвоздей требуется использовать для каждого соединения. Например, если при угле наклона кровли 45 градусов и шаге стропил 60 см достаточно пробивать стропила 5-ю гвоздями, то на кровле с углом 26 градусов потребуется 8 гвоздей на одно соединение.

При соединении других элементов стропильной системы следует пользоваться таблице минимального количества и длины гвоздей [на основании таблицы 8-2 СП 31-105-2002. Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом]:

Устраивая стропильную систему дома в снежных районах, следует выбрать кровли с достаточным углом наклона - как минимум 36 градусов к горизонту. Еще лучше противостоять нагрузкам и избавляться от избыточной снежной массы кровли с углом 45 градусов и более.

По передаче нагрузки на стены дома стропильные системы делятся на распорные и нераспорные. В случае значительных снеговых нагрузок лучше предпочесть нераспорную схему наслонных (опирающихся на продольные прогоны) стропил, в которой стропильные ноги закрепляются на стенах шарнирными соединениям с двумя степенями свободы. Чтобы занчительно снизить передаваемые распирающие нагрузки на стены дома один из концов наслонных стропил должен быть закреплен так, чтобы обеспечивать продольный сдвиг стропила под воздействием снеговой или ветровой нагрузки. Для этого в безраспорных конструкциях стропильных систем соблюдается следующее правило: крепление одного конца стропильной ноги делается на скользящей опоре, позволяющей продольное смещение (сдвиг) и поворот стропила (две степени свободы), крепление другого конца стропил (на коньковом прогоне) делается с допуском только поворота (одна степень свободы). Крепление с двумя степенями свободы может быть выполнено на современных крепежных пластинах-ползунах, либо на стальных скобах с использованием проволочных петель (петель из лавсановых или стальных крепежных лент) в сочетании с конструкционным креплением в виде уголков, деревянных коротышей или пробоя гвоздями (по одному с каждой стороны). Конструкционное крепление предупреждает сдвиг стропил вдоль продольной оси мауэрлата (стен). В таком случае при отсутствии жесткой связи стропило-мауэрлат распирающая нагрузка не будет передаваться на опорную стену.

Схема крепления наслонных стропил с одной и двумя степенями свободы.

Как должна утепляться и вентилироваться кровля в снежных районах?

Залог нормальной эксплуатации кровли в снежных районах очень простой: кровля в зимнее время не должна нагреваться теплом из дома, чтобы не происходило таяния снега на кровле. Почему таяние снега нежелательно? Во-первых, при частичном таянии снег приобретает большую плотность, отчего возрастают нагрузки на кровлю. Во-вторых, при попеременных циклах оттаивания-замерзания могут образовываться ледяные глыбы в снежных мешках -плотинах и сосульки на свесах кровли. Нагрузки ото льда превысят даже нагрузки от талого снега: плотность льда составляет 917 кг/м 3 . В-третьих, образующиеся водные бассейны в снежных плотинах на кровлях из штучных материалов приводят к затеканию воды под кровлю через швы и промежутки и появлению протечек в доме.

Схема образования снежных плотин на кровле.

Для предотвращения образования ледяных пробок и сосулек в водосточной системе кровли, а также скопления снега и наледей в водоотводящих желобах и на карнизном участке следует предусматривать установку на кровле кабельной системы противообледенения.

Какие условия необходимо выполнить, чтобы оставить зимой поверхность кровли холодной? Существует две основных схемы устройства чердачного пространства: холодный (неутепленный) чердак и утепленный чердак (или мансарда).

В неутепленном чердаке контур утепления находится в перекрытии последнего этажа или лежит на таком перекрытии. Если толщина утепления чердачного перекрытия достаточна, в контуре утепления нет зазоров, проходящие через чердак вентиляционные трубы и дымоходы утеплены, а само чердачное пространство хорошо проветривается, то проблем с нагревом кровли и таянием снега обычно не возникает. Минимальная площадь отверстий в кровле для естественной вентиляции чердака (коньки, хребты, карнизы, слуховые окна, вытяжные патрубки и т.п.) принимается не менее не менее 1/300 площади горизонтальной проекции кровли.

Как определить где находятся зоны утечки тепла? Если температура упала ниже 0 °C и выпал снег толщиной покрова не более 25 мм - посмотрите на крышу дома. В норме, снег должен равномерно покрывать поверхность кровли. Если же на кровле образовались места, где снег растаял - это верный признак локальных утечек тепла. Типичные места утечек тепла на чердаках - люки и проемы в перекрытии, углы перекрытий, неизолированные вентиляционные каналы и дымоходы. На вальмовых кровлях холодных чердаков теплый воздух может собираться под сводом кровли, если в нем отсутствует сквозная вентиляция подконькового пространства.

Если чердак (мансарда) имеет утепленный подкровельный контур, то критичными элементами для предохранения поверхности кровли от прогрева будут:

• Достаточная толщина теплоизоляции.
• Отсутствие промежутков при укладке утеплителя.
• Наличие хорошо вентилируемого зазора между поверхностью утеплителя и основанием кровельного покрытия.
• Наличие воздухозабора достаточного сечения под свесами кровли и кровельных вентиляторов и коньковой вентиляции для отвода воздуха.

В утепленной кровле может быть двойной вентиляционный зазор или одинарный - все зависит от свойств выбранной гидроизоляционной мембраны. Если в конструкции кровли используется современная трехслойная супердиффузионная кровельная мембрана, которая хорошо пропускает пар из утеплителя (паропроницаемость за сутки 750-1000 г/м 2) и блокирует поступление воды в него снаружи, то такую мембрану можно укладывать прямо на утеплитель. Высота сечения зазора между утеплителем и гидроизоляцией должна быть не менее 2 см.

Схема подкровельной вентиляции с одинарным и двойным вентиляционным зазором.

В случае использования более дешевых однослойных мембран или паронепроницаемых гидроизолирующих пленок, между ними и утеплителем с помощью контрреек создается второй вентиляционный зазор для отвода водяных паров из утеплителя и конденсата с поверхности пленки.

Одинарный или двойные вентиляционные зазоры должны быть открыты в подконьковое вентилируемое пространство.

К числу основных ошибок при устройстве подкровельной вентиляции относятся отсутствие воздухозаборных отверстий или их малое сечение, небольшой просвет вентиляционного зазора, отсутствие кровельной вентиляции и дополнительных кровельных вентиляторов на длинных скатах кровли и у блокирующих свободное движение воздуха конструктивных элементов (например, дымоходов).

Размеры вентиляционных продухов нормируются в Своде правил 17.13330.2011 «Кровли». Высота вентилируемых каналов и размеры входных и выходных вентотверстий каналов зависят от уклона и площади кровли.

При уклоне кровли до 25° минимальная высота сечения вентзазора (вентканала) составляет 6 см. При уклоне от 25° до 45° и более - 4 см.

Сечение вентиляционного зазора на карнизном свесе для кровель с уклоном до 25° должно быть не менее 1/200 от площади ската. Для кровель с уклоном до 45° сечение зазора может быть уменьшено до 1/300 площади ската, а при уклонах более 45° - до 1/400 площади ската кровли. Во всех случаях площадь сечения вентзазоров в карнизном свесе не должна быть менее 200см 2 /м. Размер выходных отверстий вентзазоров на коньке может быть меньше в 2 раза, чем площадь сечения входных отверстий.

При длине скатов кровли более 10 м площадь сечения вентзазоров увеличивают на 10%.

Используя для подшивки свесов кровли перфорированные софиты с небольшими отверстиями, убедитесь, что суммарное их сечение соответствует минимально допустимому. Например, стандартная панель виниловых софитов длиной 3 метра и шириной 0,3 м со сплошной перфорацией имеет площадь перфорации всего 15 см 2 на 3 погонных метра или всего 5 см 2 на погонный метр. Эта величина в 40 раз меньше минимально допустимой. В виниловом софите с центральной перфорацией площадь сечения вентиляционных зазоров в 120 раз меньше минимально допустимой. Не случайно в Финляндии никогда не увидишь виниловые софиты на светах кровли. Вентиляционные зазоры чаще всего оформляются подшивкой деревянных реек с зазором и защитой от насекомых, птиц и мусора оцинкованной или полимерной сеткой.

В каких случаях необходимо устанавливать снегозадержатели?

Устанавливаются на кровлях с уклоном более 3° для предупреждения неконтролируемого схода снега и льда и повреждения нижележащих конструкций и элементов здания, собственности, нанесения вреда людям, животным и растениям. Снегозадержатели также устанавливают над мансардными окнами для предупреждения заваливания их снегом. Металлические кровли с гладкой поверхностью более подвержены спонтанному сходу снега, чем кровли с шершавыми поверхностями.

При правильно организованной теплоизоляции чердака или мансарды, при адекватной вентиляции подкровельного пространства лежащий на кровле снег не будет выполнять функции дополнительного утепления дома зимой. Однако в домах старой конструкции без достаточного утепления и вентиляции подкровельного пространства, задержание снега зимой на кровле поможет уменьшить теплопотери здания через крышу.

Снегозадержатели в виде отдельных элементов-крюков могут быть распределены по поверхности кровли (до половины всей площади ската) и закреплены к фальцам кровли без нарушения их целостности, обрешетке, прогонам или к несущим конструкциям покрытия. При установке применении трубчатых снегозадержателей их устанавливают на карнизном участке над несущей стеной (0,6-1,0 м от карнизного свеса), а под ними предусматривают сплошную обрешетку. По Альпийским нормам при установке нескольких рядов снегозадержателей, второй ряд располагают в 40 см над первым. Третий ряд также располагают в 40 см. Верхние 3 метра ската кровли не нуждаются в снегозадержателях. Как правило, требуется два ряда снегозадержателей на каждом скате. На пологих кровлях ряды снегозадержателей устанавливаются в шахматном порядке с перекрытием на 60 см в рядах. На кровлях с большим уклоном снегозадержатели устанавливаются в два сплошных ряда друг над другом.

Как очищать крышу от снега?

Во-первых, не нужно убирать весь снег: оставьте на кровле слой снега толщиной 5 см, чтобы предупредить повреждение кровли уборочным инструментом.

Во-вторых… подумайте о собственной безопасности: вероятность упасть с крыши во много раз превышает риск получить повреждение от падающего с кровли снега или сосулек.

В России принято убирать снег с кровель частных домов, забираясь на крыши и сбрасывая снег с помощью лопаты. Такой способ удаления снега с крыши (особенно при работе без страховки) может привести к инвалидизации или смертельному и сходу. На Западе лопатой убирают снег только с плоских кровель, кровель с незначительным уклоном и балконов, падение с которых маловероятно. С крыш со значительным уклоном снег убирают с земли, используя два специальных инструмента на очень длинных наращиваемых по длине или телескопических ручках. Такой способ позволяет работающему человеку находиться в безопасности. Уборка снега с крыш с земли с помощью специального инструмента позволяет работать и женщинам, и пожилым людям. В этом случае придется лишь следить за падающим с крыши снегом.

Для уборки снега с кровли вам понадобится два инструмента на очень длинных ручках (длина зависит от длины склона кровли): Скребок для удаления рыхлого снега толщины и рамка для подрезания лежалого снега или пластов снега большой толщины. Устройство инструментов приведено на схемах ниже.

Скребок представляют собой стальную пластину шириной 50-60 см и высотой 10-15 см, закрепленную перпендикулярно к оси ручки. На нижней части лезвия скребка устанавливают два ролика для предупреждения повреждения кровельного покрытия. Лезвие скребка заносят на слой снега, опускают в него и стягивают снег вниз.

Скребок на удлиненной рукоятке для сбрасывания снега с крыши

Рамка для подрезания лежалого снега представляет собой П-образный лист стали, скрепленный сверху стержнем-стяжкой. Снизу к листу закрепляются ролики дял предупреждения повреждения кровли и гладкий лист пластика, по которому вырезанные фрагменты снега легко соскальзывают вниз.

Рамка для подрезания слежавшегося снега

Для удаления сосулек самый безопасный для сохранности кровли и водосточной системы способ - это использование горячего пара.

Если вы убираете снег лопатой, то кроме использования альпинистской страховки следует помнить, что спина при работе все время должна оставаться прямой. Наклоны, подъемы и броски снега осуществляются за счет работы мышц ног и рук, а не спины. В противном случае у нетренированного человека возникают высокие риски сдавления или ущемления нервных корешков, выходящих из спинного мозга.

Краткие выводы.

1. При строительстве дома в снежном районе следует предусмотреть вероятные снежные нагрузки, спроектировать и рассчитать конструкцию кровли с запасом прочности, используя современные нормативные документы.
2. В уже построенном доме, эксплуатируемом в снежных районах, при необходимости можно укрепить существующую стропильную систему путем установки дополнительных подпорок или прогонных брусов, затяжек и ригелей, усиления существующих гвоздевых и иных соединений деталей стропильной системы.
3. В построенном доме стоит проверить достаточность теплоизоляции контура утепления чердака или мансарды, адекватность вентиляции холодного чердака и размеры отверстий подкровельных воздушных зазоров.
4. Предупредить образование наледей и сосулек можно с помощью установки противообледенительной кабельной системы подогрева.
5. Установка снегозадержателей поможет предупредить получение травм от сходящего с крыши снега и повреждение строительных конструкций и собственности.
6. Уборкой снега с кровли частного дома гораздо безопаснее и удобнее заниматься снизу с земли, используя специальные инструменты, которые несложно изготовить своими руками или на заказ.