Збір навантажень на покрівлю та крокви

Ви самі збираєтеся проектувати та будувати будинок? Тоді Вам без процедури збору навантажень на покрівлю (або іншими словами, на конструкції даху, що несуть) не обійтися. Адже тільки знаючи навантаження, які діятимуть на покрівлю, можна визначити мінімальну товщину залізобетонної плити покриття, розрахувати крок і переріз дерев'яних або металевих крокв, а також решетування.

Цей захід регламентується БНіПом 2.01.07-85* (СП 20.13330.2011) "Актуалізована редакція".

Збір навантажень на покрівлю проводиться у такому порядку:

1. Визначення власної ваги конструкцій даху.

Сюди, наприклад, для дерев'яного даху входять вага покриття (металочерепиця, профнастил, ондулін і т.д.), вага обрешітки та крокв, а також маса теплоізоляційного матеріалу, якщо передбачається тепле горище або мансарда.

Для того, щоб визначити вагу матеріалів, потрібно знати їх щільність, яку можна знайти.

2. Визначення снігового (тимчасового) навантаження.

Росія перебуває у таких широтах, де взимку неминуче випадає сніг. І цей сніг необхідно враховувати при конструюванні даху, якщо, звичайно, Ви не хочете ліпити сніговиків у вітальні і спати на свіжому повітрі.

Нормативне значення снігового навантаження можна визначити за формулою 10.1:

S 0 = 0,7с t μS g ,

де: з - знижувальний коефіцієнт, який враховує знесення снігу з даху під дією вітру або інших факторів; приймається він відповідно до пунктів 10.5-10.9. У приватному будівництві він зазвичай дорівнює 1, тому що ухил даху будинку там найчастіше становить понад 20%. (Наприклад, якщо проекція даху становить 5м, а її висота - 3м, ухил дорівнюватиме 3/5*100=60%. У тому випадку, якщо у вас, наприклад, над гаражем або ганком передбачається односхилий дах з ухилом від 12 до 20 %, то з =0,85.

з t - термічний коефіцієнт, що враховує можливість танення снігу від надлишкового тепла, що виділяється через покрівлю, що не утеплює. Приймається він відповідно до пункту 10.10. У приватному будівництві він дорівнює 1, тому що практично не знайдеться людини, яка на не утепленому горищі поставить батареї.

μ - коефіцієнт, що приймається відповідно до пункту 10.4 та додатку Г залежно від виду та кута нахилу покрівлі. Він дозволяє перейти від ваги снігового покриву землі до снігового навантаження на покриття. Наприклад, для наступних кутів нахилу односхилим і двосхилим покрівлі коефіцієнт μ має значення:

- α≤30° → μ=1;

- α≤45° → μ=0,5;

- α≤60° → μ=0.

Інші значення визначаються методом інтерполяції.

Примітка:коефіцієнт μ може мати значення менше 1 тільки у тому випадку, якщо на даху немає конструкцій, що затримують сніг.

S g – вага снігу на 1 м2 горизонтальної поверхні; приймається залежно від снігового району РФ (додаток Ж і даним таблиці 10.1). Наприклад, місто Нижній Новгород перебуває у IV сніговому районі, отже, S g = 240 кг/м2.

3. Визначення вітрового навантаження.

Розрахунок нормативного значення вітрового навантаження провадиться відповідно до розділу 11.1. Теорію тут розписувати не буду, тому що весь процес описаний у СНіП.

Примітка:Нижче Ви знайдете 2 приклади, де детально розписано цю процедуру.

4. Визначення експлуатаційного (тимчасового) навантаження.

У тому випадку, якщо Ви захочете використовувати дах як місце для відпочинку, Вам необхідно буде врахувати навантаження 150 кг/м2 (відповідно до таблиці 8.3 та рядка 9 ).

Це навантаження враховується без снігової, тобто. у розрахунку вважається або та, або інша. Тому з погляду економії часу у розрахунку доцільно використовувати велику (найчастіше це снігова).

5. Перехід від нормативного до розрахункового навантаження.

Цей перехід здійснюється за допомогою коефіцієнтів надійності. Для снігового та вітрового навантажень він дорівнює 1,4. Тому, щоб перейти, наприклад, від нормативної снігового навантаження до розрахункової необхідно S 0 помножити на 1,4.

Що стосується навантажень від власної ваги конструкцій даху та її покриття, то тут коефіцієнт надійності приймається за таблицею 7.1 та пунктом 8.2.2.

Так, відповідно до цього пункту коефіцієнт надійності для тимчасово розподілених навантажень приймається:

1,3 – при нормативному навантаженні менше 200 кг/м2;

1,2 - при нормативному навантаженні 200 кг/м2 та більше.

6. Підсумовування.

Останнім етапом проводиться складання всіх нормативних та розрахункових значень за всіма навантаженнями з метою отримання загальних, які будуть використовуватись у розрахунках.

Примітка:якщо Ви припускаєте, що по засніженій покрівлі хтось лазитиме, то до перерахованих навантажень для надійності Ви можете додати тимчасове навантаження від людини. Наприклад, вона може дорівнювати 70 кг/м2.

Для того, щоб дізнатися навантаження на крокви або необхідно перетворити кг/м2 на кг/м. Це здійснюється шляхом множення розрахункового значення нормативного чи розрахункового навантаження на півпроліт із кожної сторони. Аналогічно збирається навантаження на дошки обрешітки.

Наприклад, крокви лежать з кроком 500 мм, а решетування - з кроком 300 мм. Загальне розрахункове навантаження на покрівлю становить 200 кг/м2. Тоді навантаження на крокви дорівнюватиме 200*(0,25+0,25) = 100 кг/м, а на дошки обрешітки - 200*(0,15+0,15) = 60 кг/м (див. малюнок).

Тепер для наочності розглянемо два приклади збору навантажень на покрівлю.

Приклад 1. Збирання навантажень на односхилий монолітну залізобетонну покрівлю.

Вихідні дані.

Район будівництва – м. Нижній Новгород.

Конструкція даху – односхилий.

Кут нахилу покрівлі - 3,43 ° або 6% (0,3 м - висота даху; 5 м - довжина схилу).

Розміри будинку – 10х9 м.

Висота будинку – 8 м.

Тип місцевості - котеджне селище.

Склад покрівлі:

1. Монолітна залізобетонна плита – 100 мм.

2. Цементно-піщана стяжка – 30 мм.

3. Пароізоляція.

4. Утеплювач – 100 мм.

5. Нижній шар гідроізоляційного килима.

6. Верхній шар гідроізоляційного килима, що наплавляється.

Збір навантажень.

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

де: з t = 1, тому що покрівля у нас утеплена, а отже, через неї не виділяється такої кількості тепла, яка могла б призводити до танення снігу на даху; термічний коефіцієнт приймається відповідно до п.10.10.

з в = 1; коефіцієнт зносу снігу приймається за п.10.9.

μ = 1, так як покрівля односхилий з ухилом менше 30º; приймається відповідно до схеми Г1 додатку Г ,

Sg = 240 кг/м2; приймається відповідно до п.10.2 та таблицею 10.1, оскільки Нижній Новгород відноситься до IV снігового 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.

де: W 0 = 23 кг/м2, оскільки р. Нижній Новгород належить I вітровому району; нормативне значення вітрового тиску приймається відповідно до пункту 11.1.4, таблиці 11.1 та додатку Ж

k(z в) = k 10 (z в /10) 2α = 0,59, оскільки виконується умова пункту 11.1.5 h≤d → z = h=8 м і тип місцевості будівництва В; коефіцієнти приймаються відповідно до п.11.1.6 таблиці 11,3, також коефіцієнт k(z в) можна визначити методом інтерполяції за таблицею 11.2.

с = 1, так як дах, що розраховується, володіє невеликою площею і розташована під кутом до горизонту, даним коефіцієнтом нехтуємо; приймається відповідно до пункту 11.1.7 та додаток Д .

Приклад 2. Збір навантажень на двосхилий дерев'яну покрівлю (збір навантажень на крокви та решетування).

Вихідні дані.

Район будівництва – м. Єкатеринбург.

Конструкція даху - двосхилий кроквяна з решетуванням під металочерепицю.

Кут нахилу покрівлі – 45° або 100% (5 м – висота даху, 5 м – довжина проекції одного ската).

Розміри будинку – 8х6 м.

Ширина даху – 11 м.

Висота будинку – 10 м.

Тип місцевості – поле.

Крок крокв – 600 мм.

Крок обрешітки - 200 мм.

Конструкцій, які затримують сніг на даху, не передбачено.

Склад покрівлі:

1. Обшивка з дощок (сосна) – 12х100 мм.

2. Пароізоляція.

3. Крокви (сосна) - 50х150 мм.

4. Утеплювач (мінпліта) – 150 мм.

5. Гідроізоляція.

6. Обрешітка (сосна) - 25х100 мм

7. Металочерепиця – 0,5 мм.

Збір навантажень.

Визначимо навантаження, що діють на 1 м2 вантажної площі (кг/м2) покрівлі.

Вага крокв:

М ст = 1 · 0,05 · 0,15 · 520 = 3,9 кг - вага крокв, що припадає на 1 м2 площі покрівлі, так як у зв'язку з кроком 600 мм потрапляє лише одна крокви.

Вага решетування:

М ст = 1 · 0,025 · 0,1 · 520 · 1 / 0,2 = 6,5 кг - вага обрешітки, що припадає на 1 м2 площі покрівлі, так як крок обрешітки становить 200 мм (попадає 5 дощок).

Визначення нормативного навантаження від снігу:

S 0 = 0,7с t з μS g = 0,7 · 1 · 1 · 0,625 · 180 = 78,75 кг/м2.

де: t = 1; оскільки через покрівлю виділення тепла немає п.10.10 .

з в = 1; п.10.9.

μ = 1,25·0,5 = 0,625, так як покрівля двосхилий з кутом нахилу до горизонту від 30º до 60º (2 варіант); приймається відповідно до схеми Г1 додатку Г ,

Sg = 180 кг/м2; так як Єкатеринбург відноситься до III снігового району (п.10.2 та таблиця 10.1).

Визначення нормативного навантаження від вітру:

W = W m + W p = 14,95 кг/м2.

де: W p = 0, так як будівля невеликої висоти.

W m = W 0 k (z в) с = 23 0,65 1 = 14,95 кг/м2.

де: W 0 = 23 кг/м2, тому що р. Єкатеринбург відноситься до I вітрового району; за п.11.1.4, таблиці 11.1 та додатку Ж .

k(z в) = 0,65, оскільки виконується умова пункту 11.1.5 h≤d (h = 10 м – висота будинку, d = 11 м – ширина даху) → z в = h=10 м та тип місцевості будівництва А (відкрита місцевість); коефіцієнт прийнятий за таблицею 11.2.

Визначення нормативного та розрахункового навантаження на одну крокви:

q норм = 112,4 кг/м2 · (0,3 м + 0,3 м) = 67,44 кг/м.

q розрахунок = 152,4 кг/м2 · (0,3 м + 0,3 м) = 91,44 кг/м.

Визначення нормативного та розрахункового навантаження на одну дошку обрешітки:

q норм = 112,4 кг/м2 · (0,1 м + 0,1 м) = 22,48 кг/м.

q розрахунок = 152,4 кг/м2 · (0,1 м + 0,1 м) = 30,48 кг/м.