Снижает воздействие на кровлю ветровых нагрузок

Жить на морском побережье – мечта для многих людей. Однако в таких регионах, как и в горной местности, вблизи озера или реки часто дуют сильные ветры. И этот фактор нельзя не учитывать при строительстве крыши дома.

Аэродинамические параметры

Угол наклона ската – важнейшая величина при расчете нагрузок на крышу. Боковое давление ветра на крутые скаты может привести к опрокидыванию.

Но слишком пологую крышу воздушный поток стремится приподнять, сорвать.

При столкновении потока с препятствием – стенами и венчающей здание конструкцией – происходит завихрение: не вдаваясь в подробности, можно сказать, что на крышу воздействуют две касательные силы и одна подъемная. От угла наклона ската зависит значение каждой из этих сил. Пологую крышу можно частично оградить от воздействия – к примеру, с помощью выложенного парапета.

Грамотный проект должен быть составлен с учетом географического положения здания, особенностей климата и рельефа местности. На ветроустойчивость влияет также парусность кровельного материала и качество закрепления элементов стропильной системы и обрешетки.

Устойчивая стропильная система

При возведении каркаса не допускается использование каких-либо подложек или иных деталей, способных деформироваться со временем.

Существуют определенные параметры крепления бруса, уложенного по периметру здания. Он фиксируется к стене различными способами, и притом на определенном расстоянии от края. Все крепления – и стропил к мауэрлату, и самого мауэрлата к стене – должны быть выполнены тщательно.

Дополнительное закрепление нижних концов стропильных ног к несущим стенам здания с помощью металлических штырей позволит усилить сопротивляемость ветровой нагрузке.

Все стропила должны быть дополнительно надежно прикручены проволочными скрутками – если в местности преобладают сильные ветры, и через одно – если ожидается умеренное ветровое давление.

Различные участки кровли испытывают различные ветровые нагрузки – жесткость каркаса должна противостоять этому давлению.

Также ветер занимается распределением снега по крыше – и распределяет он неравномерно, за счет чего на одни участки снега наметается больше, и давление снега возрастает. Поэтому во всей кровельной конструкции не должно быть слабых мест.

Еще один важный момент: прочными должны быть не только соединения – нужно, чтобы стропильные ноги были выполнены из качественной древесины.

Шатровая крыша

Такой вид оптимально подходит для квадратного в основании дома.

Однако будущий владелец жилья должен помнить о том, что мансарду в этом случае обустроить не получится.

Классическая вальма

Два трапециевидных ската и два треугольных – так выглядит вальмовая крыша, обычно венчающая прямоугольный дом и обладающая большой ветроустойчивостью.

Этот четырехскатный вариант подразумевает использование диагональных опор – накосных стропил, направляющихся от двух концов конька к четырем углам дома. Такой несущий каркас практически не подвержен деформациям.

Отсутствие фронтонов значительно уменьшает сопротивление ветру, который почти беспрепятственно «скользит» по поверхности.

Голландский тип полувальмы

Для полувальмовой крыши голландского типа характерны трапециевидные фронтоны и обрезанные снизу скаты-вальмы.

У нее нет такого острого выступа, как у двухскатной верхней конструкции здания: усеченные торцевые скаты повышают возможности полувальмы противостоять нагрузкам.

Односкатная крыша

Для обустройства подобной крыши не потребуется много материалов, а еще несложным будет ее монтаж.

Если расположить наклон в направлении преобладающих ветров, кровля будет надежной: то есть, с подветренной стороны должна быть та часть, которая находится ниже. Здесь действует то же правило: чем больше будет уклон, тем больше будет ветровая нагрузка.

Кровельное покрытие против ураганного ветра

Листовые материалы обладают множеством достоинств, однако вместе с тем – большой парусностью.

Мягкая битумная черепица

Это покрытие оптимально подойдет для верхней конструкции здания с самой сложной конфигурацией.

В модельном ряде присутствуют специально разработанные виды, имеющие особую форму – с усиленным сопротивлением ветровым нагрузкам. Гонты не только приклеиваются, но и прибиваются специальными гвоздями – такое крепление к основе максимально надежно, и выдерживает даже ураганный ветер – до 220 км/ч.

Натуральная черепица

Оптимальным значением уклона кровли при использовании натуральной черепицы считается 30-60 градусов.

Основные аргументы в пользу глиняной или цементно-песчаной черепицы – это ее вес и небольшие размеры. Ветру сложно справиться с тяжестью натурального покрытия, однако если все же черепица будет сорвана, в случае падения этот самый вес станет серьезной угрозой.

Повысить надежность можно, закрепив не только нижний и верхний ряды, но и черепичные плитки полностью на всем скате – с помощью скоб.

Сбор нагрузок на кровлю и стропила

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” [1].

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 здесь.

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 [1]:

где: св – 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 св=0,85.

сt – термический коэффициент, учитывающий возможность таяния снега от избыточного тепла, которое выделяется через не утепленную кровлю. Принимается он в соответствии с пунктом 10.10 [1]. 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 [1] 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:

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.

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

3. Определение ветровой нагрузки.

Расчет нормативного значения ветровой нагрузки производится в соответствии с разделом 11.1 [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 [1]).

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 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 [1].

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.

Читайте также:  Гарантия на пленку дается на 30-50 лет

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.

Конструкций, задерживающих снег на крыше, не предусмотрено.

1. Монолитная железобетонная плита – 100 мм.

2. Цементно-песчаная стяжка – 30 мм.

4. Утеплитель – 100 мм.

5. Нижний слой гидроизоляционного ковра.

6. Верхний слой наплавляемого гидроизоляционного ковра.

Сбор нагрузок.

Определим нагрузки, действующие на 1 м2 грузовой площади (кг/м2) кровли.

– 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

Примечание: вес паро- и гидроизоляции не учитывается в связи с их малым весом.

Как действует ветровая нагрузка?

Вид нагрузкиНорм.
Коэф.Расч.
Страница 1 из 212>
26.02.2012, 02:07
26.02.2012, 00:51#1
1 |#2

26.02.2012, 10:54#3

26.02.2012, 13:201 |#4

20.01.2015, 13:53#5

Сергей. Инженер-конструктор, пгс

там про cos не указано.

Возник вопрос, у меня навес над крыльцом, 100м2.
Стен нет, соответственно, нагрузки только на кровлю.
Если еще и ветер действует только вертикально*cos, то моменты в колоннах вообще не возникают.
Принял горизонтально*sin, хоть моментики появились в колоннах.
Уклон кровли 5 градусов.
Это правильно, такое где-нибудь прописано или обосновать можно только конструкторской логикой?
А то что-то запутался, второй день голову ломаю.

20.01.2015, 14:13#6

20.01.2015, 18:021 |#7

14.09.2015, 01:09#8

08.06.2019, 08:30#9

КМ, КЖ, КЖФ, КМД, промка и не только

08.06.2019, 08:38#10

08.06.2019, 22:01#11

КМ, КЖ, КЖФ, КМД, промка и не только

09.06.2019, 06:00#12

расчеты МКЭ и CFD. ктн

cx будет больше.
здесь CY большой и знакопеременный. надо расчет или испытания.
в принципе данные для ломаного навеса можно взять. с некоторым запасом

09.06.2019, 07:42#13

Кто ж под навес деньги даст на испытания? Да и завтра под него лавочку поставят, и будет там обдувание не горизонтальное.

Профиль похож на крыльевой у авиамоделей – тонкий и сильноизогнутый. Сведений о распределении давлений по таким не видел, зато по обычным профилям в книгах по аэродинамике картинки примерно одинаковые. Я бы их усреднил под треугольник с пиком на краю или в первой четверти длины.

С учетом того, что

  1. Для среднеизогнутых профилей в книгах для моделистов приводят Cy = 1.6. 1.8
  2. Сильноизогнутый профиль – аналогичен обычному с выпущенным закрылком, добавляющим 0.6. 0.8 к Cy

Я бы взял средний Cy = 2.2. 2.6, с пиковым 4.4. 5.2, вот такой я пессимист.

Еще этот “профиль” хорошообтекаемым, скорее всего, не будет – снизу решетка, сверху поликарбонат? Так что лобовое сопротивление я бы оценил в четверть подъемной силы, Cx=0.55..0.65 (от площади горизонтальной проекции, а не вертикального сечения).

09.06.2019, 09:42#14

расчеты МКЭ и CFD. ктн

надо оценить частоты конструкции. ветровой резонанс возможен.
частоты изменения ветровых нагрузок =только расчет или испытания.
размеры какие? большой навес ?

28 мин. —–
когда говорят о cx cy нужно понимать, что считать будете характерным размером= толщину или высоту подъема ?
и нужен еще момент.
не все просто.
моделировать нужно.

39 мин. —–
давление при cp=-5 приложил бы в запас на верхнюю поверхность (равнодействующая от давлений на две стороны)
скорость ветра взял бы 35 м/с если 3й район.
то есть q=1.25/2*35**2*5

4 кПа
если выдержит- можно спать спокойно.
если не выдержит. нужно ветер моделировать и учесть резонансы

Чтобы крышу не «сорвало»: кровельное решение для объектов в зоне сильных ветровых нагрузок с системой ТН-КРОВЛЯ Смарт и полимерной мембраной LOGICROOF

Ветер относится к числу тех природных явлений, воздействующих на кровлю, которые необходимо принимать во внимание при строительстве любого сооружения. Тем не менее, ежегодно в России происходит срыв кровли на десятках объектов из-за ошибок ветрового расчета или отсутствия выполненных ветровых зон непосредственно на кровле, причиняя немалый материальный ущерб и, в некоторых случаях, увы, становясь причиной гибели людей.

Что нам ветер

Ветровой нагрузкой называют давление ветра на здание или отдельный его элемент. Немного физики: воздушный поток, ударяясь о стену здания, создает завихрения. Первая часть потока направляется к фундаменту здания, вторая – наверх, в сторону крыши, и огибает её.

Так же на кровельное покрытие действует давление внутри здания, которое может быть увеличено, например, при постоянно открытых грузовых воротах здания.

Ветровая нагрузка на здание

В результате образуется подъемная сила, которая стремится оторвать кровельное покрытие. И чем меньше угол наклона кровли, тем больше будет значение этой силы.

Воздействие ветровой нагрузки на механически закреплённый кровельный ковёр из полимерной мембраны

Пример ветрового воздействия на кровлю

Чтобы обезопасить крышу здания от подобных ситуаций, важно:

  1. выполнить грамотный ветровой расчет,
  2. выбрать правильный кровельный материал и крепёжную систему.

На каждый из этих пунктов компания ТехноНИКОЛЬ предусмотрела решение, но обо всем по порядку.

Первым делом – ветровой расчет.

Являясь экспертом не только в области производства строительных материалов, но и сервиса, компания ТехноНИКОЛЬ первой и единственной в России разработала новую глобальную платформу Roof Calculator ТехноНИКОЛЬ для своих клиентов. Программа предназначена для расчета кровельных систем с применением полимерных мембран LOGICROOF и ECOPLAST. Программа способна выполнять расчет ветровых зон для различных кровельных систем – системы с механическим креплением (в том числе индукционные), балластные или клеевые. Благодаря CAD-модулю можно строить кровли различной конфигурации, выставлять конструкции на крыше и выбирать тип ската.

Пример построения кровли в программе Roof Calculator ТехноНИКОЛЬ

При выполнении ветрового расчета условно выделяют три зоны кровли: парапетную (или краевую), угловую и центральную, при этом первые две испытывают наибольшее ветровое давление. Для повышения сопротивляемости ветровой нагрузке на этих участках увеличивают количество крепежей на квадратный метр. Как правило, в системах с механическим креплением основанием выступает профилированный лист. Поскольку шаг установки крепежа зависит от расстояния между гофрами, количество крепежа увеличивают путём применения рулонов меньшей ширины материала – 1 м или менее. Например, на кровле аэропорта Курумоч в Самаре ширина полотен мембраны в угловых и краевых зонах составила 0,5 м.

Выполнение парапетной зоны из рулонов меньшей ширины

Зачастую ввиду неправильного ветрового расчета, его отсутствия или применения не рекомендованного крепежа (не прошедшего испытания на вырыв) шаг крепежа может составлять 1-1,5 м! Не стоит сомневаться, что такая кровля в районе с повышенной ветровой нагрузкой, увы, обречена! Но исправить подобную ситуацию возможно. Решение – правильный ветровой расчет и последующая реконструкция кровельного пирога. Примером такой работы над ошибками стала крыша второй очереди торгово-развлекательного комплекса центра «Сургут Сити Молл», открытого в мае 2014 года.

Работа над ошибками

Первая очередь комплекса, задуманного как «город в городе» — формата весьма актуального для холодного климата, заработала еще в ноябре 2012 года. Общая площадь «Сургут Сити Молла» составляет 154 000 м 2 . За годы своего существования ТРЦ стал любимым местом досуга жителей региона благодаря наличию большого количества магазинов ведущих брендов, многозального кинотеатра и парка развлечений для всей семьи.

В результате экспертизы на крыше второй очереди «Сургут Сити Молла», которая была смонтирована по системе ТН-КРОВЛЯ Смарт с полимерной мембраной LOGICROOF толщиной 1,8 мм, инженеры Службы Качества ТехноНИКОЛЬ обнаружили превышение шага крепежа в 5 (!) раз. Решением стал точечный ремонт гидроизоляционного пирога с усилением ветровых зон.

Приступая к работе над ошибками, первым делом был проведен ветровой расчет, по которому согласно европейской методике EN 1991-1-4 для угловой зоны ширина рулонов составила 1 м с крепежным шагом 187 мм (при монтаже мембраны в каждую гофру профнастила).

Как мы писали ранее, выбор кровельного материала и крепежа также важен с точки зрения надежности и долговечности конструкции, ведь каждый элемент системы испытывает воздействие ветровой нагрузки и должен эффективно ей сопротивляться! Система ТН-КРОВЛЯ Смарт с крепёжной системой ТехноНИКОЛЬ — это готовое решение, разработанное специалистами компании ТехноНИКОЛЬ. В нем все элементы — минераловатный утеплитель ТЕХНОРУФ в качестве нижнего слоя и утеплитель XPS ТЕХНОНИКОЛЬ CARBON PROF в качестве верхнего, стеклохост, крепежная система, полимерная мембрана LOGICROOF — тщательно подобраны и испытаны, что гарантирует конструкции:

  • высокие изоляционные свойства и сопротивление ветровым нагрузкам;
  • малый вес кровельного пирога;
  • устойчивость к пешеходным нагрузкам;
  • высокую пожаробезопасность (K0) и предел огнестойкости (RE 15).

Премиум-класс на кровле

Отдельного упоминания заслуживает полимерная мембрана LOGICROOF премиум-класса. Прочность гидроизоляционного материала — один из важных показателей кровельной системы с механическим креплением. Ведь именно на самый верхний слой конструкции — мембрану — выпадает больше всего испытаний (механические воздействия, влияние внешней среды). Поэтому чтобы противостоять ветровым нагрузкам, гидроизоляционный материал должен обладать высокой прочностью.

Для ПВХ мембран этот показатель определяется на 95% качеством армирующей сетки и на 5% прочностью самого полимера. LOGICROOF имеет внутреннее армирование полиэстеровой сеткой специального плетения. Материал производится по самым передовым мировым технологиям, что гарантирует мембране LOGICROOF премиальное качество с однородным составом. Прочность на разрыв вдоль рулона составляет не менее 1100 Н (для полосы шириной 50 мм).

Высокая способность мембран LOGICROOF противостоять ветровым нагрузкам подтверждена авторитетным научным институтом BDA Keuringsinstituut B.V., свыше 30 лет специализирующемся на исследованиях строительных материалов и конструкций. Образцы LOGICROOF успешно прошли испытания, проведенные по самой жесткой европейской методике EN 16002:2010 (Flexible sheets for waterproofing. Determination of the resistance to wind load of mechanically fastened flexible sheets for roof waterproofing). Это в очередной раз доказывает: LOGICROOF можно смело применять на объектах, расположенных в зонах сильных ветровых нагрузок.

Чтобы сделать кровлю более долговечной, на объекте применена мембрана повышенной толщины LOGICROOF 1,8 мм. Прогнозируемый срок службы мембраны стандартной толщины 1,2 мм уже внушительный и равен 25-30 годам. Разница толщины на 0,6 мм позволяет говорить об увеличении срока эксплуатации мембраны еще на дополнительные десятилетия.

Выбирайте профессионалов

Надеемся, данная статья убедит вас в важности проведения и соблюдения при монтаже ветрового расчета. Приведенный пример реконструкции кровли ТРЦ «Сургут Сити Молл» убеждает нас в том, что ошибка, вовремя замеченная и исправленная, позволит избежать негативных последствий от срыва кровли. Чтобы каждый объект мог получить надежную и долговечную гидроизоляцию, ТехноНИКОЛЬ предусмотрела как сервисы (Служба Качества, кровельный калькулятор), так и качественные строительные материалы, подходящие для применения на объектах с сильными ветровыми нагрузками.
Доверяйте профессионалам!

Ветровая нагрузка.Нагрузки, действующие на несущую конструкцию скатных крыш

При боковом давлении ветра воздушный поток сталкивается со стеной и крышей здания (рис. 1). У стены дома происходит завихрение потока, часть его уходит вниз к фундаменту, другая по касательной к стене ударяет в карнизный свес крыши. Ветровой поток, атакующий скат крыши, огибает по касательной конек кровли, захватывает спокойные молекулы воздуха с подветренной стороны и устремляется прочь.

Таким образом, на крыше возникают сразу три силы, способные сорвать ее и опрокинуть — две касательные с наветренной стороны и подъемная сила, образующаяся от разности давлений воздуха, с подветренной стороны. Еще одна сила, возникающая от давления ветра, действует перпендикулярно склону (нормаль) и старается вдавить скат крыши внутрь и сломать его.

В зависимости от крутизны скатов нормальные и касательные силы изменяют свое значение. Чем больше угол наклона ската кровли, тем большее значение принимают нормальные силы и меньшее касательные, и наоборот, на пологих крышах большее значения принимают касательные, увеличивая подъемную силу с подветренной и уменьшая нормальную с наветренной стороны.

рис. 1. Ветровые нагрузки, возникающие от давления воздушных масс

Расчетное значение средней составляющей ветровой нагрузки w в зависимости от высоты z над поверхностью земли следует определять по формуле: Wр = W×k(z)×c, где W — расчетное значение ветрового давления, определяется по карте приложения в «Изменениях к СНиП 2.01.07-85» (рис. 2); k — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты z, определяется по таблице 2; c — аэродинамический коэффициент, учитывающий изменение направления давления нормальных сил в зависимости от того с какой стороны находится скат по отношению к ветру, с подветренной или наветренной стороны (рис 3).

рис. 2. Районирование территории Российской Федерации по расчетному значению давления ветра

Коэффициент k(z) для типов местности (таблица 2)

Высота z, мАБВ
не более 50,750,50,4
101,00,650,4
201,250,850,55
Типы местности:
А – открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра;
Б – городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;
В – городские районы с плотной застройкой зданиями высотой более 25 м

рис. 3. Значения аэродинамических коэффициентов ветровой нагрузки

Знак «плюс» у аэродинамических коэффициентов определяет направление давления ветра на соответствующую поверхность (активное давление), знак «минус» — от поверхности (отсос). Промежуточные значения нагрузок следует находить линейной интерполяцией. При затруднении в использовании таблиц 3 и 4 изображенных на рисунке 10, нужно выбирать наибольшие значения коэффициентов для соответствующих углов наклона скатов крыш.

Крутые крыши ветер старается опрокинуть, а пологие — сорвать и унести. Для того чтобы этого не произошло нижний конец стропильных ног крепят проволочной скруткой к ершу, забитому в стену (рис. 4). Ерш — это металлический штырь с насечкой против выдергивания, который изготавливают кузнечным способом. Поскольку достоверно неизвестно с какой стороны будет дуть сильный ветер, стропила прикручивают по всему периметру здания через одно, начиная с крайних, — в районах с умеренными ветрами и каждое — в районах с сильными ветрами. В некоторых случаях этот узел может быть упрощен: ерш не устанавливается, а проволока с выпущенными концами закладывается в кладку стен в период их возведения. Такое решение допустимо, если оба конца проволоки выпускается внутрь чердака и не портят внешний вид фасада здания. Обычно для крепления стропил используется стальная предварительно отожженная (мягкая) проволока диаметром от 4 до 8 мм.

рис. 4. Пример решения карнизного узла наслонных стропил скатной крыши/

Общая устойчивость стропильной системы обеспечивается раскосами, подкосами и диагональными связями (рис. 5). Устройство обрешетки также способствует общей устойчивости стропильной системы.

рис. 5. Пример обеспечения пространственной жесткости стропильной системы

Источник: «Конструкции крыш. Стропильные системы» Савельев А.А.

Оставляя комментарий Вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности

Чтобы крышу не унесло: как победить ветровые нагрузки

12.09.2016 Опубликовано в рубрике:&nbspКрыша

«Сорвало крышу!». К сожалению, в сводках новостей разных регионов нашей страны эта фраза встречается с завидной регулярностью. Особенно весной и осенью. И речь идет не о переносном значении, а о реальных аварийных ситуациях с кровлями, которые не выдерживают ветровые нагрузки, особенно высокие, в периоды межсезоний. Нередко в зону риска попадают кровли коммерческих зданий больших площадей. Недостаточное внимание к учету ветровых нагрузок может вывести их из строя раньше срока, потребовать проведения дорогостоящих ремонтных работ и даже полной замены конструкции. Кто виноват, и что делать? Разбираемся в нюансах проблемы и способах избежать рисков, связанных с ветровыми нагрузками.

Как появляются аварийные кровли

Торгово-развлекательные центры, мега-молы и логистические парки, как правило, имеют плоские кровли больших площадей. Для их устройства идеально подходят полимерные мембраны. Легкий вес, скорость, технологичность и пожаробезопасность монтажа, высокие изоляционные характеристики, прочность и способность сохранять свои эксплуатационные свойства на протяжении всего срока между капитальными ремонтами – все это обеспечило им большую востребованность при возведении объектов коммерческой недвижимости.

По словам специалистов, свести все преимущества кровельного материала на нет могут ошибки при проектировании и монтаже, в том числе отсутствие адекватных ветровых расчетов.

Инженеры Службы Качества Корпорации ТехноНИКОЛЬ (один из крупнейших международных производителей надежных и эффективных строительных материалов) исследуют объекты на которых гидроизоляция преждевременно вышла из строя. Чаще всего причиной стало именно недостаточное внимание к ветровым нагрузкам. Так, на объектах, где произошел срыв кровельного материала, зафиксированы следующие типовые ошибки:

в 17% случаев – неправильная установка крепежа;

в 26% случаев – несоответствующее реальным потребностям количество крепежа в ветровых зонах;

в 27% случаев – неправильно просчитанные размеры ветровых зон;

в 30% случаев – ошибки при устройстве примыкания к парапету.

Эксперты утверждают, что сегодня практически каждая третья кровля с ковром из полимерных мембран в России монтируется без учета реальных ветровых нагрузок и автоматически попадает в зону риска. Дело в том, что формально при этом нормативные требования соблюдаются, но методика расчета механического крепления кровельных материалов, прописанная в СП 17.13330.10 Кровли, в несколько раз по жесткости требований уступает Европейским стандартам и не всегда отражает реальное положение дел.

«Бывают ситуации, когда по нашим нормативам достаточно всего двух крепежей на квадратный метр кровли, в то время как подробные ветровые расчеты по европейским стандартам потребовали бы четырех-пяти. Устройство более надежной ветровой защиты увеличивает стоимость и трудоемкость монтажа. Многие подрядчики предпочитают экономить на данном этапе, не задумываясь о последствиях, так и появляются аварийные кровли», — рассказывает представитель подрядной организации «МастерКров» Роман Астахов.

Мировой опыт для надежности российских кровель

О проблеме ветровых нагрузок на плоские кровли в нашей стране серьезно задумались еще в 60-х годах прошлого века. Тогда начали строить тепловые электростанции, на кровлях которых размещались мощные котлы. Здания выше 80 метров имели кровли шириной до 60 и длиной до 500 метров. Как правило, ТЭС строили на окраинах или на удалении от городов, а иногда и на возвышении – в местностях, открытых ветрам. При этом, если скатные кровли ветер стремится перевернуть, то плоскую он норовит вырвать. Для защиты от повреждений необходимо применять особые меры.

Сегодня методики, предусмотренные Российскими нормативами, позволяют просчитывать ветровые нагрузки на прямоугольные «правильные» кровли. Самые же большие проблемы возникают при проектировании многофункциональных центров с кровлями фантазийных архитектурных форм – круглых, фигурных и т.д. или зданий с корпусами разной высоты. В этом случае расчеты получаются очень приближенными. В идеале для нестандартных кровель особенно в регионах с высокой ветровой нагрузкой рекомендуется проводить отдельные испытания с применением аэродинамической трубы. Ведь для точных ветровых расчетов важны многие показатели: регион строительства, окружение, высотность, а также характеристики конкретного кровельного материала и комплектующих. Но проведение испытаний для каждого объекта существенно удорожает строительство.

В западных странах эта проблема хорошо изучена. Европейские и североамериканские методики позволяют проводить расчеты с учетом всех нюансов среды, архитектуры и характеристик конкретного материала, способов крепления. Теперь ветровые расчеты по международным стандартам широко доступны и российским строителям. Корпорация ТехноНИКОЛЬ в прошлом году запустила глобальную платформу Roof Calculator, которая на сегодняшний день активно применяется для расчета ветровых нагрузок в 12 странах мира (Россия и 11 Европейских стран, куда компания активно экспортирует полимерные мембраны).

«Roof Calculator разрабатывался совместно с европейскими инженерами и основан на методе расчета Eurocode. Он учитывает огромное количество параметров конкретного объекта, и, что немаловажно, алгоритм расчета привязан к реальным характеристикам кровельного материала и крепежа, — рассказывает руководитель Инженерно-технического центра ТехноНИКОЛЬ Дмитрий Михайлиди. – Свойства материалов, которые мы связали с методом расчета по Eurocode, получены в результате испытаний полимерных мембран и крепежной системы ТехноНИКОЛЬ на сопротивление ветровым нагрузкам по европейской методике ETAG 006 в лабораториях Голландии и Швеции».

CAD комплекс, включенный в программу, дает возможность чертить и просчитывать кровли любых форм с учетом расстановки световых фонарей, внутренних двориков, различных неоднородностей, а также делать ветровые расчеты только для определенного фрагмента кровли. Инструмент может применяться для разных видов кровель по конструкции и по типу крепления гидроизоляционного материала. Программа требует наличия определенных навыков, поэтому ветровые расчеты для клиентов проводят квалифицированные инженеры Проектно-расчетного центра ТехноНИКОЛЬ.

«К важности и обязательности проведения адекватных расчетов ветровых нагрузок я пришел через собственный опыт, можно сказать, горький, — отмечает представитель подрядной организации «МастерКров» Роман Астахов. – Когда 8 лет назад начинал заниматься монтажом полимерных кровель, я этому фактору придавал минимальное значение. В результате нередко уже через год – два после монтажа на кровлях наблюдались процессы старения, а иногда и вовсе происходили аварийные ситуации, которые выливались в претензии от заказчика. Roof Calculator позволяет получить максимально верные расчеты и полные рекомендации по размещению крепежных элементов с учетом ширины полотна, вида профилированного листа и т.д. Конечно, трудоемкость при этом увеличивается, зато теперь я полностью спокоен за полученный результат».

Решения для зон с высокой ветровой нагрузкой

Жить на берегу моря или озера мечтают очень многие. Между тем, такие районы попадают в зоны с повышенной ветровой нагрузкой. К ним же относятся открытые местности со скудной растительностью: степи, тундра, пустыни и полупустыни. СП 20.13330 «Нагрузки и воздействия» предусматривает районирование территории нашей страны на зоны по давлению ветра. На карте видно, что большая часть расположена в I-III зонах, а в отмеченные разными оттенками красного зоны повышенного давления ветра (V и выше) входят в основном территории, омываемые океанами и Черноморское побережье.

Именно принадлежность района к определенной зоне по давлению ветра – главный параметр, который должен учитываться в ветровых расчетах. Разумеется, в зонах с повышенными ветровыми нагрузками должны применяться особенно устойчивые к ним решения.

Для кровель объектов коммерческой недвижимости в разных регионах нашей страны очень часто выбирают системы с механическим креплением полимерной мембраны. Кровельный ковер в них устойчив к деформациям основания (что особенно актуально для кровель по профлисту) и к механическим повреждениям, его монтаж не требует устройства защитной стяжки и отличается высокой скоростью. Но для обеспечения надежности таких кровель в зонах повышенных ветровых нагрузок иногда требуется очень большое количество крепежных элементов. Так как устанавливать их необходимо в нахлестах мембран, стандартные рулоны кровельного материала приходится делить на более узкие, что значительно увеличивает число сварных швов и трудоемкость монтажа.

«Избежать этих недостатков позволяет применение систем с индукционным креплением. В данном случае мембрана приваривается к полимерному покрытию металлической тарелки при индукционном нагреве с помощью специального аппарата, такое крепление не привязано к местам нахлеста мембран и позволяет применять полотна стандартной ширины, — комментирует Дмитрий Михайлиди. — Системы с индукционным креплением уже более 20 лет успешно применяются в США, где штормы и сильные ветры – обычное явление. Теперь это решение доступно и для россиян — наша компания разработала систему ТН-КРОВЛЛЯ Гарант Индукция с устойчивой к индукционному разогреву теплоизоляцией PIR и гидроизоляционной полимерной мембраной».


Насколько применение данной системы может снизить трудоемкость монтажа и сократить расход материалов в зонах с повышенной ветровой нагрузкой, можно посмотреть на конкретном примере.

Ниже приведен расчет ветровых нагрузок для кровли со стандартным механическим креплением объекта в г. Петропавловск-Камчатский.

* Расчеты выполнены в платформе ТехноНИКОЛЬ «Roof Calculator» для точного расчета ветровых нагрузок.

Чтобы обеспечить устойчивость к ветровым нагрузкам требуется разрезать мембраны на более узкие полосы по 0,7 м. и 0,5 м. Для крепления теплоизоляции необходимы дополнительные 3 крепежных элемента на м2. То есть количество крепежа на м2 в угловой зоне составит 20,24; в краевой зоне – 15,5; а в центральной – 12. По факту ширина полос мембраны будет еще меньше, потому что расчет рекомендует добавлять ряд крепления по центру полотна мембраны.

Рассмотрим применение индукционной системы на примере того же объекта в г. Петропавловск-Камчатский.

Как видим, ширина полотен увеличилась до 2,1 м, а количество сварных швов снизилось в четыре раза.

«Еще одним эффективным решением для устройства кровель в зонах с высокой ветровой нагрузкой являются системы, в которых гидроизоляция крепится с помощью специального клея, — рассказывает Дмитрий Михайлиди. – Например, при проведении независимых испытаний разработанной нашей компанией клеевой системы ТН-КРОВЛЯ Эксперт PIR с полимерной мембраной и теплоизоляцией PIR в институте ITC в Милане, было установлено, что прочность приклейки слоев даже превышает прочность самих материалов. Система показала высокие результаты на сопротивление ветровой нагрузке по методу ETAG 006. По итогам испытаний авторитетный европейский исследовательский институт рекомендовал клеевые системы ТехноНИКОЛЬ для применения в Европе и Британии».

Как видим, недостаточное внимание к ветровым расчетам может повлечь серьезные последствия, в то же время соблюдение всех требований позволит полимерной кровле прослужить долгие годы.

Читайте также:  Здание должно быть квадратным
Ссылка на основную публикацию