Как рассчитать снеговую нагрузку на кровлю?

Россия – снежная страна, и на основной части ее площади снег не тает в течение нескольких месяцев. В том числе и на крышах. Как предусмотреть снеговую нагрузку в расчетах и спроектировать надежную кровлю – расскажем в этой статье.

Нормативная и расчетная нагрузка

Исходя из истории метеонаблюдений, можно составить представление о том, какое количество снега в среднем выпадает в том или ином регионе. Узнать расчетный вес снегового покрова, накапливающегося на 1 кв. м горизонтальной поверхности земли в конкретной местности можно, обратившись к СП «Нагрузки и воздействия». В этом нормативном документе прописано разделение территории России на 8 снеговых районов, в которых выпадает от 80 до 560 кг снега на кв.м. Однако количество снега на кровле будет отличаться от этих значений – за счет ее уклона.

Чтобы получить величину нормативной снеговой нагрузки на кровлю нужно умножить цифру, относящуюся к региону строительства, на поправочный коэффициент, учитывающий угол наклона кровли.

S = Sg ⋅ m, где:

Sg — величина, взятая из таблицы;
m – коэффициент перехода от веса снегового покрова на уровне земли к снеговой нагрузке на покрытие.

При наклоне ската кровли:

• меньше 30 градусов, m = 1; на кровле накапливается то же количество снега, что и на земле.
• более 60 градусов, m = 0; снега на кровле практически нет.

Нормативная снеговая нагрузка – это среднее количество снега, которое будет лежать на кровле имеющей конкретный уклон и расположенной в конкретном месте.

Однако ориентироваться на среднее значение при расчетах нельзя. Во-первых, климат меняется, и все чаще количество выпадающего снега превышает средние значения. Во-вторых, на самой кровле снег тоже может лежать неравномерно, образуя зоны локальной перегрузки, так называемые «снеговые карманы». На распределение снега по кровле также влияет скорость и сила ветра, этот фактор тоже необходимо учитывать.

Сход снега с крыши

Поэтому для определения расчетной снеговой нагрузки нормативное значение умножают на коэффициент надежности. Обычно он равен 1,4. Это значит, что расчетные величины на 40% выше нормативных. Однако этого может не хватить для того, чтобы скомпенсировать экстремальные локальные перегрузки (например, снеговые мешки). Такие зоны распределения снега учитываются коэффициентом m по отдельным формулам из Приложения СП в зависимости от геометрических форм крыши, нагрузка от них рассчитывается отдельно!

Как снег распределяется на скате?

Свежевыпавший снег равномерно распределяется по поверхности крыши, однако со временем под действием силы тяжести он начинает перемещаться вниз. Многочисленные циклы таяния и замерзания приводят к скапливанию больших масс снега в районе карнизных свесов. Именно поэтому кабельный обогрев кровли предусматривают по периметру крыши – он позволяет растопить снег в самых опасных и нагруженных зонах.

Кабельный обогрев черепицы

На скатах тоже есть отдельные узлы и участки, где снеговая нагрузка значительно превышает среднюю величину. Например, зоны за дымоходными трубами, ендовы, слуховые и мансардные окна.

В этих опасных зонах укладывают сдвоенные стропила, чей запас прочности намного выше, чем у обычных одинарных стропил.

Снег снегу рознь!

Удивительно, но вес снежного покрова одной и той же высоты может различаться в 5-7, а то и 10 раз, в зависимости от «возраста» снега, влажности воздуха, даты, количества прошедших оттепелей и других факторов. Поэтому оценить массу скопившегося на крыше снега «на глаз» практически невозможно!

Как ветер влияет на распределение снега на крыше?

Ветер легко переносит снежинки с места на место, и это тоже необходимо учитывать. В зависимости от того, как расположено здание относительно направления господствующих ветров, сколько скатов имеет крыша и под каким углом к горизонту они расположены, влияние ветра будет уменьшаться или увеличиваться. Например, если конек двускатной крыши расположен перпендикулярно направлению ветра, то поток воздуха будет переносить снег с наветренного ската на подветренный. В предельном случае на подветренном скате может скопиться почти в два раза больше снега!

Снегозадержатели – обязательный элемент безопасной кровли

Для двускатных крыш с углом наклона 15-40 градусов, коэффициент накопления снега будет равен 0,75 с наветренной стороны, и 1,25 с подветренной. На него нужно умножить значение удельного веса снега в выбранном регионе, взятое из таблицы 1, а также умножить на коэффициент m и коэффициент надежности 1,4.

Численное значение снежной нагрузки обычно очень изумляет далекого от строительства человека. И автоматически снимает страх перед укладкой тяжелых кровельных покрытий, таких как керамическая или минеральная черепица, ведь в общей структуре нагрузок вес кровельного материала занимает не такую уж большую долю. Если грамотно рассчитанные стропила легко выдерживают давление двух-трех центнеров снега, то какая разница, сколько весит квадратный метр кровли – 5 килограммов или 45?