Як зробити розрахунок навантаження на покрівлю

1. Розрахунок крокв
2. Снігове навантаження
3. Вплив сили вітру
4. Навантаження ваги покрівлі

На конструкцію даху діють різні сили. Розрахунок навантаження на покрівлю охоплює такі параметри, як вага покрівельного матеріалу, крокв і решетування, утеплювача, підкладкового килима, навантаження снігу та вітру. Розглянемо окремо кожне з цих навантажень.

Розрахунок крокв

Якщо ви будуєте будинок самостійно та у вас немає достатніх знань у галузі інженерії та архітектури, то розрахунок навантаження на дах можна замовити в спеціалізованій організації або у приватного проєктувальника. Якщо ж споруда не настільки вимоглива до технічних розрахунків, то все можна зробити своїми власними силами.

Як правильно розрахувати довжину крокв? Вона залежить від кутів схилів даху і від її форми. Спершу слід ознайомитися з нормативною документацією. Для цього потрібні БНіП 2.01.07-85 та додані карти до змін в цьому документі (вони були оновлені у 2008 році). Оптимальний крок між кроквами розраховують виходячи з можливої межі відстані, після якої конструкція зруйнується повністю або частково.


При частковому руйнуванні виходять з ладу різні елементи та вузли системи. Так, допустимий прогин елементів конструкції крокв, ніг, прогонів або розкосів не повинен бути більш як 0,5% довжини прогону або прольоту. Повне руйнування настає при перевищенні максимально допустимих навантажень, тому вкрай важливо зробити правильний розрахунок крокв спочатку. Розраховувати необхідно обидва варіанти, оскільки важливо знати межі стійкості кроквяної системи.

Снігове навантаження

Для тих регіонів України, в яких рясні снігопади є звичайним явищем, розрахунок навантаження на покрівлю стає особливо важливим. Для того, щоб передбачити вплив ваги снігу при розрахунку максимальної межі міцності, береться повна вага покриву снігу. Для розрахунку часткової здатності до руйнування повна вага покриву снігу множиться на коефіцієнт 0,7.

Снігові маси під своєю вагою можуть поступово сповзати вниз, створюючи посилений тиск на звис карниза. Тому так важливо не перевищувати допустимі випуски покрівельного матеріалу, вказані виробником. Розрахунок навантаження на дах залежить від ухилу покрівлі, а також напрямку переважаючих вітрів. Річ у тому, що з навітряної сторони снігу буде менше, а от з підвітряного боку — більше.

Наприклад, слід розрахувати кроквяну систему для двосхилої покрівлі з кутами 30 градусів. Для того, щоб порахувати навантаження від снігу з навітряного боку, коригувальний коефіцієнт приймається рівним 0,75, з підвітряного - 1,25. Всі значення коефіцієнта приймаються виходячи з вказівок БНіП 2.01.07-85. Для покрівель з ухилом понад 60 градусів цей коефіцієнт і зовсім не враховується, оскільки на таких схилах сніг просто не затримується.

Для розрахунку повної снігового навантаження (Q1) необхідно використовувати відповідну таблицю із зазначеного документа БНіП. Формула розрахунку покрівлі при цьому має вигляд: Q1= m*Q (m — це коригувальний коефіцієнт, розрахований методом інтерполяції: при ухилі в 30 градусів він дорівнює 1, при ухилі 60 градусів — 0, Q — снігове навантаження, зазначена в таблиці).

Для того, щоб порахувати нормативне снігове навантаження Q2, користуються атласом змін поточного БНіПа або простою формулою Q2= 0,7*Q*m. Для тих регіонів, у яких сильний вітер зносить сніг з покрівлі, використовується ще один додатковий коефіцієнт С, який дорівнює 0,85. При цьому середня швидкість вітру повинна складати не менше 4 м/с, середньомісячна температура повітря взимку не вище -5 градусів Цельсія, а ухил даху — від 12 до 20 градусів.



Даний коефіцієнт застосовується також якщо будинок знаходиться в захищеному від снігу місці — в оточенні інших, вищих будинків або в лісовому масиві. Середньодобова температура та переважна швидкість вітру вказана в атласах змін до БНіП 2.01.07-85. Таким чином, крокви повинні враховувати максимальне навантаження Q1, яке необхідне для розрахунку допустимої міцності конструкції та часткове руйнування Q2 — тобто навантаження на прогин.

Вплив сили вітру

УВАГА!
Не робіть ПОМИЛОК у розрахунку!
Використовуйте будівельні калькулятори онлайн - розрахунок будівельних матеріалів та конструкцій для ремонту і будівництва швидко та точно.

Снігове навантаження може зруйнувати дах, ну а вітрове крім цього може зірвати покриття. Чим більшим є кут скатів покрівлі, тим більше буде навантаження вітру на конструкцію. Чим меншим буде кут, тим сильніше буде піднімна сила, що прагне зірвати дах. Саме тому такий важливий розрахунок площі двосхилого даху. Для початку визначають довжину кроквяної ноги. Тут стане в пригоді знання шкільного курсу геометрії, оскільки кроква складає з прилеглими стінами прямокутний трикутник, тому розрахувавши довжину гіпотенузи можна визначити необхідний показник.


Трохи складніше порахувати переріз крокви та відстань між ними. Для цього проведемо розрахунок вітрового навантаження на покрівлю по формулі: Wр= W*k*C. W — вітровий тиск, який береться з таблиць БНіП. k — коефіцієнт, що залежить від висоти будівлі, він також вказується у згаданому нормативному документі. С — аеродинамічний коефіцієнт, використовуваний для розрахунку піднімної сили з підвітряного і навітряного боку.



Коефіцієнт може мати як додатне, так і від'ємне значення. Перший випадок виникає, коли вітер тисне на поверхню скатів, це справедливо для великих кутів. Другий випадок виникає на пологих дахах, коли вітер «стікає» по скатах. Для протидії цим силам, в залежності від кроку крокв, в стіни будинку встановлюють так звані «йоржі». Це металеві штирі, до яких дротом прив'язуються кроквяні ноги. У вітряних регіонах прив'язується кожна кроква, за нормальних умов це роблять через одну балку, попередньо виконавши розрахунок балок перекриття за наявними даними (розрахунок балки на прогин - калькулятор).

Для будинків, зведених із цегли, пінобетонних або силікатних блоків, робиться армувальний пояс з бетону. В нього закладають анкерні кріплення зі спеціальними дротяними структурами для кріплення крокв (прочитайте також: "Кріплення крокв до балок перекриття").

Навантаження ваги покрівлі

Серйозний вплив на характеристики кроквяної системи надає вага самого покрівельного матеріалу. При цьому різні матеріали можуть значно відрізнятися своєю вагою. Чим більше важить покрівля, тим більше повинен бути кут нахилу скатів. Також необхідно знати, як порахувати квадратні метри даху, оскільки чим він більший, тим сильніше вона буде залежати від впливу зовнішніх навантажень.

Силу тиску крокви на дах можна порахувати, знаючи характеристики матеріалу. Вони часто вказуються в технічних даних або інструкції від виробника. В залежності від типу покрівельного матеріалу вибирається певний варіант обрешітки. Так, для її створення використовується OSB плита, фанера або обрізна дошка. Усереднену вагу цих матеріалів можна дізнатися з нормативних таблиць або технічних даних від виробника. Наприклад, під покрівлю з дахів використовують бруски перерізом 4*6 6*6 см, в той час, як під бітумні гонти — плити OSB або фанеру.

Розрахунок квадратури даху залежить від її типу. Розрахувати площу даху дуже просто для односхилих покрівель. У складніших конструкціях слід розбити дах на елементарні фігури — прямокутники та трикутники, площа яких легко визначається (детальніше: "Як порахувати площу покрівлі будинку"). Також важливо врахувати звиси покрівлі на карнизах. Відстань між кроквами визначається виходячи з товщини покрівельного матеріалу (калькулятор площі трикутника за сторонами).

Не менше значення має і теплотехнічний розрахунок покрівлі, на основі якого підбирається утеплювач і його товщина. Ці два показники значною мірою впливають на загальну вагу конструкції даху. Крім того, сюди входить і вага паро- і гідроізоляції, а також внутрішньої обшивки мансардного приміщення. Товщина утеплювача розраховується за формулою: Т=R*L. Де R — тепловий опір конструкції, яка буде утеплятися, L — коефіцієнт теплопровідності обраного утеплювача (вибирається за нормативами БНіП ІІ-3-79).

Припустимо, що дах утеплюється скловатою URSA М-20, будинок розташований в центральному регіоні. Тоді товщина утеплювача буде становити: Т=4,7*0,038 = 0,18 м = 18 см. В цьому випадку 4,7 - тепловий опір, взятий з нормативів БНіП, а 0,038 — коефіцієнт теплопровідності, який був вказаний виробником матеріалу. Знаючи щільність утеплювача (вказується в технічних даних), яка дорівнює 18-21 кг/м. кв, можна порахувати вагу матеріалу.


Аналогічним чином розраховується вага гідро- і пароізоляції, а також оздоблювального матеріалу. Важливий також і розрахунок обігріву покрівлі, оскільки він впливає на товщину утеплювача. Також система обігріву, яка буде встановлена на горищі, додасться у вагу конструкції даху.

Для того, щоб врахувати вагу самої кроквяної конструкції, слід накреслити її план. У розрахунок приймаються середні значення для наслонних крокв і прогонів — 5-10 кг/м.кв, для висячих крокв — 10-15 кг/м.кв. Для отримання певного запасу міцності конструкції отримані навантаження множаться на коефіцієнт 1,1.

З метою більш точного визначення вагових навантажень на дах необхідно провести теплотехнічний розрахунок покрівлі, приклад якого можна знайти на сторінках нашого порталу.