Сбор нагрузок от снега. Снеговой мешок.

В статье «Как определить нагрузку на крышу в вашем районе» мы определились с вариантом классической двухскатной крыши. Но очень часто бывают ситуации, когда к дому пристраиваются навесы, и не каждый знает, что эти навесы будут нагружены снегом значительно больше, чем сама крыша. При сборе нагрузок от снега есть такое понятие как снеговой мешок. Если на крыше есть перепады высоты, либо просто навес примыкает к высокой стене, то создаются благоприятные условия для наметания сугроба в этом месте. И чем выше стена, к которой примыкает крыша, тем больше будет высота этого сугроба, и тем больше нагрузка будет воздействовать на несущие конструкции. Иногда снеговой мешок способен увеличить стандартную снеговую нагрузку в несколько раз.

Разберем ситуацию на примере.

Дом с двускатной крышей. К нему с двух сторон пристраивается навес. Необходимо определить снеговую нагрузку на 1 м2 крыши дома и двух навесов. Район строительства – Киевская область (160 кг/м2).

1) Определим снеговую нагрузку на крышу дома.

Угол наклона крыши 35 градусов. Откроем схему 1 приложения Ж ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия».

Т.к. угол наклона крыши не вписывается в диапазон 20-30 градусов, и мостики с фонарями отсутствуют, то нам нужно взять схему нагрузки по варианту 1 – одинаковую для всей крыши.

По интерполяции определяем:

α = 25°

α = 35°

α = 60°

μ = 1

μ = 0,71

μ = 0

Эксплуатационная снеговая нагрузка на 1 м2 горизонтальной проекции крыши дома определяется по формуле 8.2:

Se = γfeS0C = 0,49*160*0,71 = 55,7 кг/м2;

здесь:

γfe = 0,49 – согласно таблице 8.3 ДБН «Нагрузки и воздействия»,

S0 = 160 кг/м2 – согласно исходным данным,

С = μCeCalt = 0.71*1*1 = 0.71 – согласно п. 8.6 ДБН.

Предельное расчетное значение нагрузки на 1 м2 горизонтальной проекции крыши дома определяется по формуле 8.1:

Sm = γfmS0C = 1.14*160*0,71 = 129.5 кг/м2;

здесь:

γfm = 1.14 – согласно таблице 8.1 ДБН «Нагрузки и воздействия» при условии срока службы дома 100 лет (задается заказчиком),

S0 = 160 кг/м2 – согласно исходным данным,

С = μCeCalt = 0.29*1*1 = 0.71 – согласно п. 8.6 ДБН.

2) Определим снеговую нагрузку на навес, расположенный вдоль длинной (12-метровой) стороны здания.

Откроем схему 8 приложения Ж ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия».

Т.к. у нас навес, а не веранда со стенами, нам нужно остановиться на варианте «б».

Проверим, нужно ли учитывать местную нагрузку у перепада (здесь и ниже величина S0 берется в кПа):

h = 1 м > S0/2h = 1.6/(2*1) = 0.8 м – учитывать местную нагрузку необходимо, коэффициент μ определять нужно. (В противном бы случае для всего навеса действовал бы один коэффициент μ1).

Определим коэффициент μ для нашего случая:

μ = 1 + (m1L1' + m2L2')/h = 1 + (0.3*9 + 0.19*2)/1 = 4,08,

при этом μ = 4,08 < 6 (для навесов) и μ = 4,08 > 2h/S0 = 2*1/1.6 = 1.25 – окончательно принимаем μ = 1.25.

Здесь:

m1 = 0,3 – для плоского покрытия дома с уклоном более 20 градусов;

m2 = 0,5k1k2k3 = 0,5*0,46*0,83*1 = 0,19 (при длине навеса вдоль дома a < 21 м);

k1 = √а/21 = √4,5/21 = 0,46 (здесь а – длина навеса вдоль здания);

k2 = 1 – β/35 = 1 – 6/35 = 0,83 (здесь β – угол уклона навеса);

k3 = 1 – φ/30 = 1 – 0/30 = 1 > 0,3 (здесь φ – угол уклона навеса вдоль дома, его можно увидеть в варианте «в» схемы 8).

L1' = L1 = 9 м – при отсутствии фонарей;

L2' = L2 = 2 м – при отсутствии фонарей;

h = 1 м – величина перепада между крышей и навесом.

Найдем длину зоны повышенных снегоотложений. Проверим условие:

μ = 4,08 > 2h/S0 = 2*1/1.6 = 1.25 (здесь μ берем найденное в расчете, а не принятое окончательно), тогда находим b по формуле:

b = 2h(μ – 1 + 2m2)/(2h/S0 – 1 + 2m2) = 2*1(4,08 – 1 + 2*0.19)/(2*1/1,6 – 1 + 2*0,19) = 11 м < 16 м.

Т.к. b = 11 м > 5h = 5*1 = 5 м, окончательно принимаем b = 5 м.

Сравним величины:

b = 5 м > L2 = 2 м – расчет ведем по варианту 2 схемы 8.

Определим коэффициент μ1:

μ1 = 1 – 2 m2 = 1 – 2*0,19 = 0,62.

Эксплуатационная снеговая нагрузка на 1 м2 горизонтальной проекции крыши дома определяется по формуле 8.2:

Se = γfeS0C = 0,49*160*1,25 = 98 кг/м2;

Se1 = γfeS0C1 = 0,49*160*0,62 = 48,6 кг/м2;

здесь:

γfe = 0,49 – согласно таблице 8.3 ДБН «Нагрузки и воздействия»,

S0 = 160 кг/м2 – согласно исходным данным,

С = μCeCalt = 1,25*1*1 = 1,25 – согласно п. 8.6 ДБН,

С1 = μ1CeCalt = 0,62*1*1 = 0,62 – согласно п. 8.6 ДБН.

Предельное расчетное значение нагрузки на 1 м2 горизонтальной проекции крыши дома определяется по формуле 8.1:

Sm = γfmS0C = 1.14*160*1,25 = 228 кг/м2;

Sm1 = γfmS0C1 = 1.14*160*0,62 = 113 кг/м2;

здесь:

γfm = 1.14 – согласно таблице 8.1 ДБН «Нагрузки и воздействия» при условии срока службы дома 100 лет (задается заказчиком).

3) Определим снеговую нагрузку на навес, расположенный вдоль короткой (9-метровой) стороны здания.

Для этого навеса из-за формы фронтона величина перепада h будет разной, поэтому снеговая нагрузка будет переменной не только поперек, но и вдоль навеса.

a. Найдем значения снеговой нагрузки для максимального значения высоты перепада h = 4,5 м.

Проверим, нужно ли учитывать местную нагрузку у перепада (здесь и ниже величина S0 берется в кПа):

h = 4,5 м > S0/2h = 1.6/(2*4,5) = 0.17 м – учитывать местную нагрузку необходимо, коэффициент μ определять нужно.

Определим коэффициент μ:

μ = 1 + (m1L1' + m2L2')/h = 1 + (0.4*12 + 0.25*2)/4,5 = 2,18,

при этом μ = 2,18 < 6 (для навесов) и μ = 2,18 < 2h/S0 = 2*4,5/1.6 = 5,6 – окончательно принимаем μ = 2,18.

Здесь:

m1 = 0,4 – для плоского покрытия дома с уклоном менее 20 градусов (в этом направлении уклона у крыши нет);

m2 = 0,5k1k2k3 = 0,5*0,6*0,83*1 = 0,25 (при длине навеса вдоль дома a < 21 м);

k1 = √а/21 = √7,5/21 = 0,6 (здесь а – длина навеса вдоль здания);

k2 = 1 – β/35 = 1 – 6/35 = 0,83 (здесь β – угол уклона навеса);

k3 = 1 – φ/30 = 1 – 0/30 = 1 > 0,3 (здесь φ – угол уклона навеса вдоль дома, его можно увидеть в варианте «в» схемы 8).

L1' = L1 = 12 м – при отсутствии фонарей;

L2' = L2 = 2 м – при отсутствии фонарей;

h = 4,5 м – величина перепада между крышей и навесом.

Найдем длину зоны повышенных снегоотложений. Проверим условие:

μ = 2,18 < 2h/S0 = 2*4,5/1.6 = 5,6, тогда находим b по формуле:

b = 2h = 2*4.5= 9 м < 16 м.

Сравним величины:

b = 9 м > L2 = 2 м – расчет ведем по варианту 2 схемы 8.

Определим коэффициент μ1:

μ1 = 1 – 2 m2 = 1 – 2*0,25 = 0,5.

Эксплуатационная снеговая нагрузка на 1 м2 горизонтальной проекции крыши дома определяется по формуле 8.2:

Se = γfeS0C = 0,49*160*2,18 = 171 кг/м2;

Se1 = γfeS0C1 = 0,49*160*0,5 = 39,2 кг/м2;

здесь:

γfe = 0,49 – согласно таблице 8.3 ДБН «Нагрузки и воздействия»,

S0 = 160 кг/м2 – согласно исходным данным,

С = μCeCalt = 2,18*1*1 = 2,18 – согласно п. 8.6 ДБН,

С1 = μ1CeCalt = 0,5*1*1 = 0,5 – согласно п. 8.6 ДБН.

Предельное расчетное значение нагрузки на 1 м2 горизонтальной проекции крыши дома определяется по формуле 8.1:

Sm = γfmS0C = 1.14*160*2,18 = 398 кг/м2;

Sm1 = γfmS0C1 = 1.14*160*0,5 = 91,2 кг/м2;

здесь:

γfm = 1.14 – согласно таблице 8.1 ДБН «Нагрузки и воздействия» при условии срока службы дома 100 лет (задается заказчиком).

b. Найдем значения снеговой нагрузки для минимального значения высоты перепада h = 1,0 м.

Проверим, нужно ли учитывать местную нагрузку у перепада (здесь и ниже величина S0 берется в кПа):

h = 1 м > S0/2h = 1.6/(2*1) = 0.8 м – учитывать местную нагрузку необходимо, коэффициент μ определять нужно.

Определим коэффициент μ для нашего случая:

μ = 1 + (m1L1' + m2L2')/h = 1 + (0.4*12 + 0.25*2)/1 = 6,3,

при этом μ = 6,3 > 6 (для навесов) и μ = 6.3 > 2h/S0 = 2*1/1.6 = 1.25 – окончательно принимаем μ = 1.25.

Здесь:

m1 = 0,4 – для плоского покрытия дома с уклоном менее 20 градусов (в этом направлении уклон крыши равен нулю);

m2 = 0,5k1k2k3 = 0,5*0,6*0,83*1 = 0,25 (при длине навеса вдоль дома a < 21 м);

k1 = √а/21 = √7,5/21 = 0,6 (здесь а – длина навеса вдоль здания);

k2 = 1 – β/35 = 1 – 6/35 = 0,83 (здесь β – угол уклона навеса);

k3 = 1 – φ/30 = 1 – 0/30 = 1 > 0,3 (здесь φ – угол уклона навеса вдоль дома, его можно увидеть в варианте «в» схемы 8).

L1' = L1 = 12 м – при отсутствии фонарей;

L2' = L2 = 2 м – при отсутствии фонарей;

h = 1 м – величина перепада между крышей и навесом.

Найдем длину зоны повышенных снегоотложений. Проверим условие:

μ = 6.3 > 2h/S0 = 2*1/1.6 = 1.25 (здесь μ берем найденное в расчете, а не принятое окончательно), тогда находим b по формуле:

b = 2h(μ – 1 + 2m2)/(2h/S0 – 1 + 2m2) = 2*1(6.3 – 1 + 2*0.25)/(2*1/1,6 – 1 + 2*0,25) = 15.5 м < 16 м.

Т.к. b = 15,5 м > 5h = 5*1 = 5 м, окончательно принимаем b = 5 м.

Сравним величины:

b = 5 м > L2 = 2 м – расчет ведем по варианту 2 схемы 8.

Определим коэффициент μ1:

μ1 = 1 – 2 m2 = 1 – 2*0,25 = 0,5.

Эксплуатационная снеговая нагрузка на 1 м2 горизонтальной проекции крыши дома определяется по формуле 8.2:

Se = γfeS0C = 0,49*160*1,25 = 98 кг/м2;

Se1 = γfeS0C1 = 0,49*160*0,5 = 39,2 кг/м2;

здесь:

γfe = 0,49 – согласно таблице 8.3 ДБН «Нагрузки и воздействия»,

S0 = 160 кг/м2 – согласно исходным данным,

С = μCeCalt = 1,25*1*1 = 1,25 – согласно п. 8.6 ДБН,

С1 = μ1CeCalt = 0,5*1*1 = 0,5 – согласно п. 8.6 ДБН.

Предельное расчетное значение нагрузки на 1 м2 горизонтальной проекции крыши дома определяется по формуле 8.1:

Sm = γfmS0C = 1.14*160*1,25 = 228 кг/м2;

Sm1 = γfmS0C1 = 1.14*160*0,5 = 91,2 кг/м2;

здесь:

γfm = 1.14 – согласно таблице 8.1 ДБН «Нагрузки и воздействия» при условии срока службы дома 100 лет (задается заказчиком).

 

Итак, если сравнить результаты для трех частей примера, мы получаем следующее:

На рисунке графически показано соотношение проекций эксплуатационных снеговых нагрузок для дома и двух навесов. Для дома наименьшая снеговая нагрузка 55,7 кг/м2 (показана синим). Для первого навеса (вдоль 12-метровой стены дома) уже получается огромный «сугроб», нагрузка от которого составляет 98 кг/м2 у стены дома и 48,6 кг/м2 на краю навеса (показано розовым). Для второго навеса, расположенного у высокого фронтона дома (вдоль 9-метровой стены дома), ситуация ухудшилась в разы: сугроб достигает максимальных размеров у стены в районе самой высокой точки конька и дает нагрузку 170 кг/м2, затем его «высота» падает к краям дома до 98 кг/м2 с одной стороны и до 122 кг/м2 с другой (находим интерполяцией), а к краю навеса нагрузка снижается до 39,2 кг/м2 (показано зеленым).

Обратите внимание, на рисунке даны не размеры «сугробов», а величина нагрузки, которую будут давать наметаемые сугробы. Это важно.

В итоге, наш анализ на примере показал, что пристраиваемые навесы несут в себе опасность значительного перегруза конструкций, особенно те, которые примыкают к высокой вертикальной стене дома.

Напоследок дам один совет: чтобы максимально облегчить нагрузку на навес, пристраиваемый к стене, параллельной коньку дома, нужно воспользоваться условием из схемы 8 приложения Ж к ДБН «Нагрузки и воздействия» (мы это условие проверяли в самом начале расчета):

Если бы в нашем примере высота перепада была не 1 м, а 0,7 м, то выполнялось бы следующее условие:

h = 0,7 м < S0/2h = 1.6/(2*0,7) = 1,14 м – и как написано в п. 3, местную нагрузку у перепада учитывать уже не нужно. Что это означает? Когда местную нагрузку учитывать надо, возле перепада снеговая нагрузка определяется с коэффициентом μ, а у края навеса – со значительно меньшим коэффициентом μ1. Если же местную нагрузку учитывать не надо, то нагрузка на всем навесе определяется с коэффициентом  μ1. В нашем примере соотношение μ/ μ1 = 1,25/0,62 = 2, т.е. подняв навес на 30 см, мы можем понизить снеговую нагрузку для него в два раза.

В данной статье примеры считались по украинским нормам (ДБН «Нагрузки и воздействия»). Если вы считаете по другим нормам, сверяйте коэффициенты, в остальном схемы снеговых нагрузок ДБН и СНиП одинаковы.


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Поиск

Подписка на статьи

Комментарии

  • Женя 02.12.2016 14:17
    Здравствуйте!Оч ень хотелось бы статью о плоской кровле, о правильных подсчетах ...

    Подробнее...

     
  • Тамара 02.12.2016 12:18
    Добрый день!Хотела бы спросить литературу о шпонках в фундаментах, в ...

    Подробнее...

     
  • Алексей 01.12.2016 08:50
    Не проще ли сразу плиты положить как положено на фундамент. А так вам ...

    Подробнее...

     
  • Александр 30.11.2016 20:47
    Здравствуйте! У меня два вопроса к вашему рамному узлу: зачем заводить ...

    Подробнее...

     
  • Айгуль 30.11.2016 14:22
    а можно ли тогда допустим, положить плиты ПК (пустотки) на землю в ...

    Подробнее...

Яндекс.Метрика