Расширительный бак для водоснабжения: выбор, устройство, установка и подключение

Расширительный бак для водоснабжения: выбор, установка

Что это такое

Гидроаккумулятором называется емкость из черной или из нержавеющей стали, разделенная эластичной мембраной (как правило, грушевидной формы) на два отсека. Один из них в процессе работы заполнен водой, второй — воздухом.

Пустой (слева), и полный (справа) гидроаккумуляторы

Мембранный бак может применяться как на холодной, так и на горячей воде. Устройства для систем ХВС и ГВС различаются уровнем термостойкости мембраны. Как правило, производители используют цветовую маркировку: бачки для холодной воды окрашиваются в синий цвет, для горячей — в красный.

На фото — предназначенный для холодной воды Рефлекс ДЕ 300

Красный цвет указывает на повышенную термостойкость мембраны

Мембранный бачок объемом 50 литров с неокрашенным корпусом из нержавеющей стали

Типичный гидроаккумулятор имеет два вывода на корпусе:

  1. Патрубок с резьбой для присоединения к водопроводу;
  2. Ниппель для замера давления и накачки воздуха.

Размер и резьба ниппеля делают его совместимым с автомобильным насосом

Со стороны патрубка для подключения на баке расположен съемный фланец. Через него выполняются ремонт и обслуживание гидроаккумулятора для систем водоснабжения. Типичная неисправность этих устройств — разрыв мембраны.

Форм-факторы

Мембранные баки выпускаются в трех основных форм-факторах:

Горизонтальный гидроаккумулятор Unigb 100 для систем холодного водоснабжения

Вертикальный Unigb m200гв с возможностью настенного монтажа

Гидроаккумулятор для системы водоснабжения настенный объемом 8 литров

Гидроаккумулятор Джилекс для систем водоснабжения с установленным на нем насосом

Производители

В силу простоты конструкции создать какой-либо рейтинг гидроаккумуляторов для систем водоснабжения затруднительно: устройства всех производителей достаточно надежны и долговечны.

На российском рынке можно выделить два бренда, заслуживших определенный авторитет и производящих мембранные бачки более двух десятилетий:

  1. Компания Джилекс предлагает баки объемом до 750 литров и снабжает их оцинкованными или пластиковыми фланцами, успешно противостоящими коррозии;

Линейка вертикальных баков от Джилекс

  1. Гидроаккумуляторы Беламос обладают объемом до 300 литров и изготавливаются из стали толщиной 0,8-1 мм. В них отсутствуют внутренние сварные швы, что резко уменьшает вероятность повреждения мембраны.

Еще один образец качественной продукции — гидроаккумуляторы для систем водоснабжения Aquasystem

Все гидроаккумуляторы Aquasystem для систем водоснабжения производятся в Италии и из итальянских комплектующих

Полный и полезный объем

Важный момент: все изготовители указывают полный объем мембранного бака. Между тем его вместимость гораздо меньше полного объема.

Ее точное значение определяется двумя факторами:

  1. Давлением накачки гидроаккумулятора (давлением в воздушном отсеке);
  2. Давлением в водопроводе (см. Каким должно быть давление в водопроводе). Чем меньше давление накачки и чем больше давление воды, тем больше вместимость. Обычно гидроаккумулятор объемом 100 литров вмещает от 40 до 60 литров воды.

Имеющий полный объем 24 литра Джилекс Г24 на практике вмещает не больше 12-15 литров воды

Из чего состоит система

Теперь давайте проследим весь путь воды из колодца/скважины до самого отдаленного от источника водоразборного крана.

Заводим воду в дом

Итак, мы имеем источник воды недалеко от дома. От него в дом под землей прокладывается водопроводная труба. Она должна лежать ниже уровня промерзания грунта либо быть уложена вместе с греющим кабелем.

Соблюдение безопасного расстояния – залог качества питьевой воды

Труба от источника подсоединяется к насосной станции. Либо, если в скважине стоит погружной насос, к гидроаккумулятору. Перед насосом всегда устанавливается обратный клапан, чтобы вода из него не вытекала обратно в источник.

Если вода нужна не только в доме, но и во дворе, после гидроаккумулятора на выходящую из него трубу ставится тройник с краном. Домашняя труба ведет в систему очистки воды, на выходе из которой снова монтируется тройник, разделяющий потоки на холодную и будущую горячую воду.

Теперь подробнее о том, как правильно своими руками подключить гидроаккумулятор. Он может быть автономным или являться частью насосной станции в зависимости от того, какой насос вы используете – погружной или поверхностный.

Фото узла подключения

Даже с пояснениями к картинке довольно трудно понять, из чего состоит узел и каково предназначение каждого фитинга.

Расширительный бак для водоснабжения: выбор, устройство, установка и подключение

Расширительный бак для водоснабжения применяют для стабилизации рабочего давления, защиты оборудования от возможных гидроударов, а также для выравнивания температурных показателей жидкости. Работа гидробаков протекает автономно на основании полученных данных о состоянии системы и не требует наличия насосов, компрессора или подключения к электросети.

  1. Характеристика закрытых расширительных баков
  2. Особенности устройства и конструкции
  3. Принцип работы гидроаккумулятора
  4. Классификация по области применения
  5. Материалы для гидропневматического оборудования
  6. Расчет объема бака перед выбором
  7. Горизонтальная и вертикальная ориентация
  8. Схемы подключения гидробаков
  9. Выполнение установки расширительного бака
  10. Особенности регулировки гидроаккумулятора
  11. Настройка давления бака в системе водоснабжения
  12. Регулировка гидробака в обвязке водонагревателя
  13. Правила обслуживания гидробака
  14. Монтаж гидробака открытого типа
  15. Выводы и полезное видео по теме

Характеристика закрытых расширительных баков

Расширительные емкости это резервуары цилиндрической или шарообразной формы с горизонтальным или вертикальным расположением рабочей камеры. Могут быть напольной или подвесной конструкции.

Оборудование предназначено для обеспечения бесперебойной эксплуатации систем водоснабжения жилого дома, подключенных к центральной сети. Для работы в структуре водопровода, подающего ресурс из подземных источников (скважины, колодцы), предназначены гидроаккумуляторы. Они поставляются в комплекте насосных станций, у них то же назначение, но другие требования и условия эксплуатации.

Читайте также:
Пена-цемент Макрофлекс: применение, характеристики, отзывы

Особенности устройства и конструкции

Расширительный бак представляет собой непроницаемую емкость, выполненную из высоколегированной стали. Пространство рабочей камеры прибора делит на две части резиновая мембрана, которая по своей форме и способу крепления может быть двух видов.

В первом варианте это вертикально установленный клапан, с одной стороны которого находится воздух, а с другой вода. Вторая модификация устройства изготавливается в форме сплошной грушевидной емкости из резины, которая внизу, через выпускной клапан, фиксируется к корпусу прибора. Внутри мембраны находится жидкость, а снаружи воздух.

Баки для бытового использования поставляются в торговую сеть размером от 8 до 150 л. Модели от 50 л снабжаются опорными стойками, штуцером для подключения дополнительных устройств и манометром для измерения давления.

Принцип работы гидроаккумулятора

Гидроаккумулятор это стальная емкость с металлическими опорами. Внутри корпуса находится две камеры воздушная и гидравлическая. Верх воздушной камеры оборудован ниппелем, через который можно сбросить или накачать воздух. Низ емкости заканчивается специальным штуцером для соединения с водопроводом.

Принцип работы мембранного механизма следующий: после запуска перекачивающей станции вода подается в бачок прибора до тех пор, пока плотность в системе не превысит максимально допустимого уровня, после чего реле отключает гидроаккумулятор. При открытии кранов объем воды в камере уменьшается, сила напора падает, автомат подключает насос, и давление стабилизируется.

Классификация по области применения

Расширительные баки по своему внешнему виду и способу изготовления разделяют на открытые и закрытые конструкции. Оборудование открытого типа это емкость накопительного действия, которая применяется в загородных домах с ограниченным водоснабжением. Размер и материал резервуара подбирают с учетом необходимого объема воды в сутки. Камеры такого типа используют в качестве дополнительного оборудования при устройстве отопления жилых зданий.

Устройства закрытого типа служат для компенсации температурных расширений и стабилизации давления в следующих системах:

  • подачи холодной воды,
  • горячего водоснабжения,
  • отопления,
  • водоочистки.

Материалы для гидропневматического оборудования

Безотказная работа любого гидропневматического агрегата зависит от правильного выбора мембраны. В зависимости от области применения и условий эксплуатации деталь может изготавливаться из следующих материалов:

  1. Натуральная резина предназначена для приборов с рабочим температурным диапазоном -5+50°С.
  2. Бутил-каучуковая диафрагма работает в пределах 0+120°С.
  3. EPDM синтетический эластомер, эксплуатируется в режиме +1+110°С, рабочий напор жидкости до 12 бар.
  4. SBR-диффузор из стирол-бутадиеновой резины для горячего и холодного водоснабжения до 15 бар, +1+100°С.

Расчет объема бака перед выбором

Для того чтобы правильно настроить систему водопровода квартиры, нужно не ошибиться в выборе объема расширительного бака. Методика расчета размера емкости построена на сборе информации о бытовых приборах, расположенных в квартире.

Составляем перечень точек подключения с указанием числа каждого типа оборудования, частоты включения в сутки и определяем суммарный коэффициент расхода воды (Cy). Например, есть два умывальника, общая частота использования 6 раз/сутки: 2х6 = 12. Такие вычисления необходимо произвести с каждым наименованием. Затем сложить все значения. Полученная сумма и будет показателем потребления ресурса в квартире.

После этого необходимо воспользоваться таблицей из международного способа расчета UNI 9182, подставить суммарный коэффициент и выбрать резервуар нужного размера.

На основании опыта использования системы расчетов объем емкости для квартиры равен:

  • до 3 потребителей расширительный бак до 24 л,
  • до 8 точек 50 л,
  • свыше 10 приборов 100 л.

Горизонтальная и вертикальная ориентация

Какой ориентации приобрести гидробак, зависит от размера емкости и свободного места в квартире. В стандартном варианте резервуары объемом до 50 л выпускают с возможностью монтажа прибора на стены помещения и с вертикальным расположением корпуса.

Гидроаккумуляторы большей вместимости предусматривают несколько способов установки. Они могут быть как вертикальной, так и горизонтальной ориентации. В зависимости от комплектации приборы могут поставляться в составе насосной станции или в виде отдельного агрегата для автономных систем.

Схемы подключения гидробаков

Для того чтобы подключить гидропневматические баки к холодному или горячему водопроводу, они должны быть оснащены:

  • подающим, спускным и отводящим патрубками,
  • манометром,
  • предохранительным клапаном,
  • датчиком уровня,
  • ниппелем устройством для регулирования и пополнения воздуха.

Расширительные емкости для холодной воды устанавливают в самой нижней точке распределительной системы. Баки для горячего водоснабжения монтируют на трассе трубопровода со стороны подачи жидкости к нагревательному оборудованию (теплообменник, бойлер и др.).

Выполнение установки расширительного бака

Монтаж агрегата производится в помещении с температурой не ниже 0°C. Минимальное расстоянии от стен и плит перекрытий не более 60 см. Вокруг установленного оборудования необходимо обеспечить проход для доступа к воздушному крану, сливному клапану, запорной арматуре. Не допускается воздействие веса подключенного оборудования и трубопроводов на корпус прибора.

Перед установкой гидробака в камере необходимо измерить манометром плотность воздуха, она должна соответствовать техническим характеристикам механизма. Точную регулировку можно выполнить через ниппель в верхней части резервуара. Монтаж устройства (вертикально или горизонтально) зависит от объема бака и указывается в рекомендациях завода-изготовителя при покупке оборудования.

Особенности регулировки гидроаккумулятора

Настройка рабочих характеристик гидроаккумулятора происходит следующим образом:

  1. Проверяем давление в воздушной камере. Для этого подключаем манометр к резиновому клапану, расположенному в верхней части емкости.
  2. Если полученные значения не соответствуют рекомендуемым, то нажатием на ниппель стравливаем воздух и снижаем давление или накачиваем газ для повышения силы напора.
  3. Затем открываем защитный кожух реле и при помощи большой гайки регулируем верхний уровень срабатывания, отвечающий за остановку насоса при максимальном давлении.
  4. Нижняя граница запуска оборудования настраивается малым креплением.
  5. Закрываем корпус реле и проверяем результаты.
Читайте также:
Роспись по дереву: виды и особенности разных техник (+30 фото)

Настройка давления бака в системе водоснабжения

Гидроаккумулятор поступает в торговую сеть с базовыми настройками производителя оборудования. Иногда такие параметры не соответствуют условиям эксплуатации.

Корректировка работы расширительного бака показана в следующих ситуациях:

  1. После установки агрегата. Регулировка значений согласно техническим нормам региона.
  2. Слабый напор в системе.
  3. Бак не наполняется.
  4. Замена мембраны на новую.
  5. Ремонт магистрали.
  6. В воздушной камере превышены рекомендуемые значения, основания показания манометра.
  7. Нарушен температурный режим горячего водоснабжения.

При корректировке давления в газовом отсеке прибора следует учитывать, что для защиты емкости от коррозии воздушная камера на заводе заполняется осушенным азотом. Поэтому при регулировке плотности воздуха в газовой полости или наполнении резервуара после смены мембраны рекомендуется пользоваться техническим азотом.

Предохранительные клапаны устройства должны быть отрегулированы так, чтобы рабочее давление в защищенном сегменте не превышало нормативное более чем на 10 %, а при установленном значении до 0,5 МПа ≤ 0,05 МПа.

Регулировка гидробака в обвязке водонагревателя

Расширительные баки для систем горячего водоснабжения компенсируют изменения объема жидкости в границах допустимой минимальной и максимальной температуры, а также поддерживают давление в проектном диапазоне.

Мембранная емкость для ГВС устанавливается непосредственно в точке подачи холодной воды в систему. Оптимальной считается установка резервуара после редуктора давления. Концентрация воздуха в камере гидроаккумулятора должна быть на 0,25 бар выше, чем показатели рабочего напора в магистрали, или на 0,2 бар больше, чем установленное давление на выходе редуктора.

При такой настройке излишки воды, периодически появляющиеся в системе из-за повышения температуры, в процессе охлаждения будут постепенно сбрасываться обратно в трубопровод.

Правила обслуживания гидробака

Установка, испытания и ремонт оборудования должны проводиться в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя специалистами, прошедшими специальную подготовку.

Любые изменения конструкции расширительной камеры с использованием сварных работ или посредством механических воздействий запрещаются.

Один раз в год требуется выполнять профилактический осмотр гидробака:

  1. Проверять давление в воздушной камере.
  2. Проводить внешний осмотр корпуса установки.
  3. Обследовать контрольно-измерительную аппаратуру (манометр, клапаны, реле и др.).
  4. Инспектировать герметичность трубопроводов и работу запорной арматуры.

Монтаж гидробака открытого типа

Расширительные емкости открытого типа это навесное оборудование, которое монтируют в верхней точке магистрали. Место установки должно иметь хорошую вентиляцию во избежание формирования конденсата на поверхности прибора. Высота размещения емкости должна позволять свободный доступ к внутренней части резервуара для выполнения технического осмотра или ремонта рабочей камеры.

Резервуар оборудуется поплавковым клапаном, который устанавливается на входной магистрали. Он предназначен для поддержания в накопительной камере уровня жидкости, который исключает перелив воды через кромку бака.

Выводы и полезное видео по теме

Использование расширительных баков в системе водоснабжения квартиры позволяет получить контролируемую подачу воды с постоянным давлением, обеспечивающим стабильную безаварийную работу сантехнического оборудования.

Как работает расширительный бак в системе водоснабжения

В автономных системах подачи воды используются расширительные бачки разного объема. При их включении в систему водоснабжения удается сократить количество циклов включения и выключения оборудования и таким образом продлить срок его эксплуатации.

  1. Назначение расширительных баков для водоснабжения
  2. Принцип работы и устройство
  3. Виды баков
  4. Критерии выбора
  5. Этапы монтажа
  6. Эксплуатация и обслуживание

Назначение расширительных баков для водоснабжения

Расширительные баки поддерживают постоянное давление в системе и накапливают воду

Назначение расширительных баков заключается в поддержании постоянного давления в системе водообеспечения частного или многоквартирного дома. В зависимости от потребностей жильцов можно подобрать нужный объем бака.

Для водопроводной системы наибольшую опасность представляет гидроудар. Это резкое изменение давления в трубах. Различают положительный гидроудар, когда давление резко повышается, и отрицательный, в случае которого оно понижается. При положительном возможен прорыв труб из любого материала, после чего потребуется замена и дом не некоторое время будет отрезан от источника воды. Более 60% случаев повреждения магистрали происходит из-за положительного гидроудара. Происходит это следующим образом: когда в доме открыли кран, использовали некоторое количество воды, потом закрыли, жидкость в трубах по инерции продолжает течь в направлении крана, сталкивается с перегородкой и начинает течь в обратном направлении. Возникает две волны – встречная и обратная. Они сталкиваются и разрывают трубу.

Использование мембранного бака предотвращает такую ситуацию, так как насос выключается заранее, по сигналу датчика давления. Скорость жидкости уже не такая высокая и не способна повредить материал труб.

С помощью расширительной емкости можно создать необходимый запас воды. Двигатель не будет включаться лишний раз, пока давление внутри соответствует норме. В случае отключения электропитания, вода в дом будет поступать под давлением, которое создается в системе.

В некоторых случаях, мембранную емкость устанавливают в квартирной автономной системе для снижения давления централизованно поступающей воды. Напор холодной воды может быть настолько сильным, что соединения труб в отопительной системе начинают протекать. Мембранный бак является своего рода препятствием и не позволяет поступать большему количеству жидкости в квартиру, чем может выдержать котел и трубы.

Благодаря правильным настройкам можно добиться почти одинакового напора воды. Если хозяин оборудования заинтересован в длительной работе насоса, он настроит датчики так, чтобы они срабатывали реже, но при этом напор может временно снижаться. В частном доме это приводит к тому, что человек, находящийся в душе, может получить ожог горячей водой, потому что напор холодной понизится.

Принцип работы и устройство

Конструкция расширительного бака

Читайте также:
Преобразите внешний вид здания с помощью фасадных панелей

Мембранный бак состоит из металлического корпуса, который внутри обработан антикоррозийным покрытием. Разделен на две части, одна из них – резиновая груша, куда набирается вода, другая заполнена воздухом.

Когда жидкость начинает поступать, груша расширяется и давление воздуха внутри увеличивается. Когда датчики фиксируют верхний предел, насос отключается, вода поступает в дом под действием давления. При большом расходе жидкости оборудование снова включается, так как давление падает и напор воды ослабевает на какой-то короткий отрезок времени. Можно настроить агрегат так, чтобы напор постоянно был одинаковый, но это приведет к более частым включениям и износу оборудования.

Гидроаккумулятор можно использовать отдельно, например, если устанавливается погружной глубоководный насос. Также гидроаккумулятор входит в комплект насосных станций. Их основной недостаток в том, что они поднимают жидкость максимум с 8 метров. Если зеркало воды опускается ниже в летний период или по другим причинам, приходится опускать ниже погружной шланг. При этом насосу не хватает мощности, чтобы поднять жидкость наверх. В таком случае в системе не может быть достигнут верхний предел давления и станция работает не выключаясь. Это иногда приводит к перегреву оборудования и электрическая обмотка сгорает. Менять ее дорого и невыгодно, поэтому рекомендуют купить новый насос.

Дешевле обходится установка погружного насоса и отдельного мембранного бака, чем покупка станции с эжектором. Во-первых, такое оборудование очень сильно шумит во время работы, во-вторых стоит дорого.

Груша крепится внутри с помощью резьбового фланца. При необходимости ее можно заменить. С другой стороны корпуса есть специальный ниппель, через который с помощью велосипедного насоса можно регулировать количество воздуха. Если нажать на ниппель, лишний объем выйдет. В некоторых моделях используют азотную смесь.

Виды баков

Кроме мембранных баков есть такие, в которых резиновая груша отсутствует. Принцип работы тот же – баланс жидкости и воздуха внутри, но при этом они смешиваются. Такие емкости менее долговечны, так как вода рано или поздно повреждает внутреннюю поверхность, и она ржавеет. В дорогих моделях внутренняя стенка покрыта антикоррозийной краской. Такие емкости необходимо чаще обслуживать, так как часть воздуха обычно смешивается с водой и уходит по трубам, в результате чего давление воздуха постепенно снижается. Раз в сезон необходима обязательная проверка уровня давления и подкачка воздуха.

Есть баки, которые выдерживают только холодную воду. Они сделаны из каучука, который выдерживает температуру от – 10 до + 50 градусов. Каучук подходит для питьевой воды, так как не выделяет вредные вещества.

Накопительный бак для систем горячего водоснабжения способен выдержать температуру до 120 градусов. Материал изготовления – бутиловая синтетическая резина. Также подходит для питьевой воды.

Для накопления технической воды используется другая марка резины. Температурные показатели аналогичны предыдущим.

Корпус может изготавливаться из нержавеющей стали или прочного пластика. Первые разновидности дороже, но более долговечны. Снаружи и внутри покрыты краской.

Критерии выбора

Прежде всего бак выбирают исходя из объема воды, который может там храниться. В продаже есть емкости от 24 до 1000 литров. При этом объем жидкости занимает всего лишь 30% от общего. Это нужно, чтобы нагнетать нужное давление.

Особенностью небольших по объему бачков является отсутствие ниппеля для удаления лишнего воздуха. Это может создавать неудобство при эксплуатации. Большие баки лучше справляются с поддержанием постоянного давления в системе, имеют ниппель и более универсальны в обслуживании.

В зависимости от имеющейся площади для установки накопительного бака можно выбрать горизонтальную или вертикальную модель. В горизонтальных объем всегда меньше, они могут крепиться на стену. Вертикальные имеют ножки для установки, объем жидкости в них больше.

Кроме этих двух показателей выбор осуществляется с учетом следующих критериев:

  • давление, которое можно создать в системе благодаря мембранному бачку;
  • можно ли периодически менять мембрану или она несъемная;
  • можно ли хранить питьевую воду или резина предназначена только для технической жидкости;
  • материал корпуса – сталь или пластик.

Для семьи из 2 – 3 человек достаточно емкости объемом до 25 литров. Если людей больше и установлен насос, который в час перекачивает около 3,5 тонн воды можно ставить емкость объемом 50 л. При очень большом расходе, например, в многоквартирном доме, подойдет бак объемом 100 л.

Этапы монтажа

Иногда кроме основного бака требуется установка емкостей меньшего объема. В таком случае литраж будет рассчитываться с учетом всех баков, входящих в систему.

После выбора модели необходимо руководствоваться правилами, по которым проводится установка:

  • диаметр труб должен быть таким же или больше, чем приемное отверстие бака;
  • фитинги используются разборные;
  • необходимо правильно выбрать место, чтобы удобно было проводить ремонтные работы;
  • металлический корпус заземляют;
  • бак устанавливается ближе к насосу, между ними не должно быть другого оборудования, способного повышать давление в системе.
  1. Установка фильтров на насос, который будет качать воду из скважины. Это нужно, чтобы песок не скапливался в мембране и не стирал ее.
  2. Устанавливается пятивыводная деталь, к которой будут подключаться манометр, реле и датчики защиты, а также шаровой кран-перекрытие и тройник.
  3. Емкость крепится на стену или устанавливается на ножки и прикручивается с помощью анкерных болтов.
  4. Гибкой подводкой соединяется бак и пятивыводная деталь.
  5. Устанавливаются манометр и датчики.
Читайте также:
Размеры пеноплекса: преимущества материала, технические характеристики, ширина и высота

Желательно предусмотреть возможность для слива воды на случай экстренного ремонта.

Эксплуатация и обслуживание

Перед пуском в эксплуатацию необходимо выполнить настройки. Для этого воду полностью сливают и манометром замеряют давление. Если оно не соответствует требуемому, с помощью автомобильного насоса его приводят к нужным показателям. Разница в максимальном и минимальном давлении должна находиться в пределах 1,5 бар.

Обслуживание проводится с целью проверить показатель давления в отсеке для воздуха или газа. Новые емкости не требуют детального осмотра. В старых системах корпус может дать трещину или нарушится целостность мембраны, которую придется заменить.

Цены на мембранный расширительный бак для водоснабжения зависят от материалов изготовления, марки производителя, а также потенциального объема воды, который может храниться внутри. В комплект могут входить детали для монтажа, манометр и реле сухого хода.

Как произвести расчет ветровой и снеговой нагрузки на кровлю в зависимости от региона проживания

18.02.2017 24,962 Просмотров

Кровля осуществляет постоянную защиту здания от всех погодных и климатических проявлений, исключая контакт всех материалов с атмосферной или дождевой водой и являясь граничным слоем, отсекающим воздействие морозного воздуха на чердачное помещение.

Таковы основные и наиболее важные функции кровли в представлении неподготовленного человека, они вполне верны, но не отражают полный список функциональных нагрузок и испытываемых напряжений.

При этом, реальность гораздо суровее, чем это выглядит на первый взгляд, и воздействие на кровлю не ограничивается определенным износом материала.

Оно передается практически всем несущим элементам постройки — в первую очередь, стенам здания, на которые непосредственно опирается вся крыша, а в конечном счете — фундаменту.

Пренебрегать всеми создающимися нагрузками нельзя, это приведет к скорому (иногда — внезапному) разрушению постройки.

Типы нагрузок на кровлю

Основными и наиболее опасными воздействиями на кровлю и на всю конструкцию в целом являются:

  • Снеговые нагрузки.
  • Ветровые нагрузки.

При этом, снеговые действуют в течение определенных зимних месяцев, отсутствуя в теплое время, тогда как ветер создает воздействие круглый год. Ветровые нагрузки, имея сезонные колебания силы и направления, в той или иной степени присутствуют постоянно и опасны периодически случающимися шквальными усилениями.

Кроме того, интенсивность этих нагрузок имеет разный характер:

  • Снег создает постоянное статическое давление, которое можно регулировать путем очистки крыши и удаления скоплений. Направление действующих усилий постоянно и никогда не меняется.
  • Ветер действует непостоянно, рывками, внезапно усиливаясь или утихая. Направление может изменяться, что заставляет все конструкции крыши иметь солидный запас прочности.

Внезапный сход с крыши больших масс снега может причинить ущерб имуществу или людям, оказавшимся в местах падения. Кроме того, периодически случаются кратковременные, но чрезвычайно разрушительные атмосферные явления — ураганные ветра, сильные снегопады, особенно опасные при наличии мокрого снега, который на порядок тяжелее обычного. Предсказать дату таких событий практически невозможно и в качестве защитных мер можно лишь увеличивать прочность и надежность кровли и стропильной системы.

Сбор нагрузок на кровлю

Зависимость нагрузок от угла наклона крыши

Угол наклона крыши определяет площадь и мощность контакта кровли с ветром и снегом. При этом, снеговая масса имеет вертикально направленный вектор силы, а ветровое давление, вне зависимости от направления — горизонтальный.

Поэтому, принимая угол наклона более крутым, можно снизить давление снежных масс, а иногда и полностью исключить возникновение скоплений снега, но, при этом, увеличивается «парусность» крыши, ветровые напряжения возрастают.

Очевидно, что для снижения ветровых нагрузок идеальной была бы плоская кровля, тогда как именно она не позволит скатываться массам снега и поспособствует образованию больших сугробов, при таянии способных промочить всю постройку. Выходом из ситуации является выбор такого угла наклона, при котором максимально удовлетворяются требования как по снеговой, так и по ветровой нагрузкам, а они в разных регионах имеют индивидуальные значения.

Зависимость нагрузки от угла крыши

Вес снега на квадратный метр крыши в зависимости от региона

Количество осадков — показатель, напрямую зависящий от географии региона. Более южные районы снега почти не видят, более северные имеют постоянное сезонное количество снеговых масс.

При этом, высокогорные районы, вне зависимости от географической широты, имеют высокие показатели по количеству выпадающего снега, что, в сочетании с частыми и сильными ветрами, создает массу проблем.

Строительные Нормы и Правила (СНиП), соблюдение положений которых является обязательным к выполнению, содержат специальные таблицы, отображающие нормативные показатели количества снега на единицу поверхности в разных регионах.

Эти данные являются основой расчетов снеговых нагрузок, поскольку они вполне достоверны, а также приводятся не в средних, а в предельных значениях, обеспечивающих должный запас прочности при строительстве крыши.

Читайте также:
Слив для мойки на кухню

Тем не менее, следует учитывать устройство кровли, ее материал, а также — наличие дополнительных элементов, вызывающих скопления снега, поскольку они могут существенно превышать нормативные показатели.

Вес снега на квадратный метр крыши в зависимости от региона на схеме ниже.

Регион снеговой нагрузки

Расчет снеговой нагрузки на плоскую крышу

Расчет несущих конструкций выполняется по методу предельных состояний, то есть таких, когда испытываемые усилия вызывают необратимые деформации или разрушения. Поэтому прочность плоской кровли должна превышать величину снеговой нагрузки для данного региона.

Для элементов крыши существует два типа предельных состояний:

  • Конструкция разрушается.
  • Конструкция деформируется, выходит из строя без полного разрушения.

Расчеты ведутся по обоим состояниям, имея целью получить надежную конструкцию, гарантированно выдерживающую нагрузку без последствий, но и без излишних затрат строительных материалов и труда. Для плоских крыш значения снеговых нагрузок будут максимальными, т.е. поправочный коэффициент уклона равен 1.

Таким образом, согласно таблицам СНиП, общий вес снега на плоской кровле составит величину норматива, умноженную на площадь кровли. Значения могут достигать десятки тонн, поэтому зданий с плоскими крышами в нашей стране практически не строят, особенно в регионах с высокими нормами осадков в зимнее время.

Нагрузка на плоскую крышу

Расчет снеговой нагрузки на кровлю онлайн

Пример расчета снеговой нагрузки поможет наглядно продемонстрировать порядок действий, а также покажет возможную величину давления снега на конструкции дома.

Снеговая нагрузка на кровлю рассчитывается с помощью следующей формулы:

где S — давление снега на квадратный метр кровли.

Sg — нормативная величина снеговой нагрузки для данного региона.

µ — поправочный коэффициент, учитывающий изменение нагрузки на разных углах наклона кровли. От 0° до 25° значение µ принимается равным 1, от 25° до 60° — 0,7. При углах наклона кровли свыше 60° снеговая нагрузка не учитывается, хотя в реальности бывают скопления мокрого снега и на более крутых поверхностях.

Произведем подсчет нагрузки на кровлю площадью 50 кв.м, угол наклона — 28° (µ=0,7), регион — Московская область.

Тогда нормативная нагрузка составляет (по данным СНиП) 180 кг/кв.м.

Умножаем 180 на 0,7 — получаем реальную нагрузку 126 кг/кв.м.

Полное давление снега на кровлю составит: 126 умножаем на площадь кровли — 50 кв.м. Результат — 6300 кг. Таков расчетный вес снега на крыше.

Снеговое воздействие на кровлю

Ветровая нагрузка на кровлю

Расчет ветровой нагрузки производится подобным образом. За основу берется нормативное значение ветровой нагрузки, действующее в данном регионе, которое умножается на поправочный коэффициент высоты здания:

W — ветровая нагрузка на квадратный метр площади.

Wo — нормативная величина по региону.

k — поправочный коэффициент, учитывающий высоту над поверхностью земли.

Имеются три группы значений :

  • Для открытых участков земной поверхности.
  • Для лесных массивов или городской застройки с высотой препятствий от 10 м.
  • Для городских поселений или местностей со сложным рельефом с высотой препятствий от 25 м.

Все нормативные значения, как и поправочные коэффициенты содержатся в таблицах СНиП и должны учитываться при расчетах нагрузок.

В заключение необходимо подчеркнуть большую величину и неравномерность нагрузок, создаваемых снегом и ветрами. Значения, сопоставимые с собственным весом крыши, нельзя игнорировать, такие величины слишком серьезны. Невозможность регулировать или исключать их присутствие заставляет реагировать путем увеличения прочности и правильного выбора угла наклона.

Все расчеты должны опираться на СНиП, для уточнения или проверки результатов рекомендуется использовать онлайн-калькуляторы, которых много в сети. Лучшим способом станет применение нескольких калькуляторов с последующим сравнением полученных величин. Правильный расчет — основа долговременной и надежной службы кровли и всей постройки.

Полезное видео

Более подробно о кровельных нагрузках вы можете узнать из этого видео:

Снеговая нагрузка на кровлю: тонкости расчета при проектировании

Ключевая особенность нашего климата – сезонность. Как следствие изменяются факторы воздействия на крыши домов: количество осадков, сила, направление ветра и прочие. Снеговая нагрузка на кровлю одна из основных составляющих проекта будущего строительства, с учетом которой определяется тип стропильной системы, параметры материала, вариант обрешетки и кровельного настила.

Что следует знать о таких воздействиях, и их учете на стадии проектирования строительства?

Как снег влияет на кровлю ↑

Понятно, что выпавший на поверхность кровли снег имеет массу, что создает давление на всю систему. Однако создаваемая нагрузка неравномерна и постоянно изменяется.

    В течение холодного времени года снежный покров возрастает. Но главная опасность в чередовании оттепелей и заморозков, в результате которых возрастает масса даже одного слоя.
    Снежный покров не является статичным, он находится в постоянном движении: сползает со скатов, сдувается ветром. Следствием этого на различных участках крыши давление распределяется неравномерно. В особенности этот фактор проявляется на кровлях с нестандартными конфигурациями (так называемые ломаные типы). Так как снег сползает по скату, его большая масса скопляется на свесах, что также не влияет благотворно на кровельную конструкцию. Снеговой покров создает воздействия не только на сам кровельный настил и стропильную систему, но и на водостоки, результатом чего часто является обрушение последних.

Чтобы устранить или снизить неблагоприятное влияние снеговой нагрузки на крыши, разработана целая концепция решения проблемы. Она включает в себя очистку поверхности на уже имеющихся накрытиях, изменение конструкций, или расчет, и закладку определенных свойств еще на этапе проекта возводящегося дома.

Читайте также:
Пленочный пол под линолеум

Учет снеговых нагрузок на имеющихся кровлях ↑

Естественно лучше всего на стадии строительства учесть все факторы снеговых нагрузок и внести их в составляющийся проект. Но, что следует проверять или учитывать в варианте, когда дом уже построен?

    В готовом здании следует замерять угол наклона скатов . Оптимально если это значение будет составлять от 45 до 60 градусов, тогда снежный покров попросту не будет накапливаться на поверхности, сдвигаясь с кровельного настила.

Равномерно распределить по поверхности снеговые потоки помогут приспособления смонтированные на настил – снегозадержатели и снегорезы. Такие элементы «разобьют» всю массу на несколько частей, распределив их приблизительно равномерно на всей площади. Также в зависимости от обрешетки подбирается тип снегозадержателей , на сплошных вариантах возможен монтаж трубчатых барьерных типов устройств, в других вариантах лучше устанавливать снегорезы, разбивающие снежный поток на отдельные части.

    Во избежание накопления больших объемов снега на карнизах крыши, следует подумать о системе подогрева. Монтаж нагревательного кабеля по кромке кровельного настила поможет устранить намерзание глыб снега и льда. Управление системой можно осуществлять в автоматическом и ручном режимах.

Кровли уже построенных зданий, как правило, уже рассчитаны под определенную снеговую нагрузку данного региона, однако дополнительные мероприятия и приспособления помогут устранить негативные последствия, как самого перегруза, так, и сопутствующих процессов (протечки, разрушения настила и прочих).

Расчет снеговых нагрузок в соответствии строительным нормам ↑

Без учета климатических особенностей зим в данном регионе крыша может попросту не выдержать выпавшего количества снега, стропильные конструкции деформируются с дальнейшими разрушениями.

Зная массу осадков, уже можно рассчитать воздействие снега на поверхность по толщине выпавшего покрова. Для чего в СНиПе (строительные нормы и правила 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» параграф 10) включены формулы, по которым можно произвести расчеты. Но, следует знать именно среднюю толщину снежного покрова для конкретного региона и соответственно создаваемые воздействия.

СНиП 2.01.07-85* “Нагрузки и воздействия” (1,1 MiB, 3 074 hits)

Чтобы можно было сделать точный расчет, составлена карта страны, где территория разбита на 8 регионов с приблизительно одинаковыми условиями.

  1. Например, для Москвы и Подмосковья нагрузка составляет приблизительно 180/126 кг/м³,
  2. район Нижнего Новгорода – 240/168 кг/м³,
  3. а в горных районах этот показатель может варьироваться 560/392 кг/м³.

С учетом таких данных проводится расчет полной снеговой нагрузки на кровлю с применением такой формулы:

S это искомая полная снеговая нагрузка;

S расч – расчетная снеговая нагрузка (смотрим по карте, уточняем конкретно по своему региону);

µ – коэффициент, учитывающий угол наклона кровли.

Значение уклона кровли берут зависимо от следующих показателей:

    При наклоне скатов менее чем на 25 градусов – единица; Наклон от 25 до 60 градусов – коэффициент 0,7; При уклонах скатов более чем на 60 градусов, данный показатель не учитывается вообще.

То есть, имея такие данные довольно просто сделать расчеты. Например, для района Нижнего Новгорода расчетная снеговая нагрузка имеет показатель 240 кг, дом проектируется со скатами под углом в 30 градусов, значит, подсчет имеет следующий вид – 240×0,7=168 кг/м³. После чего можно подобрать соответствующие детали стропильной конструкции кровли.

Плоские типы крыш ↑

Подобные типы конструкций крыши неприемлемы для регионов с большим количеством осадков в холодное время года, так на такой поверхности будут накапливаться большие объемы снега. Результатом станет чрезмерное давление снега на конструкцию. В областях с теплым климатом, кровли подобного типа должны иметь запас прочности, а также сплошную обрешетку. Обязательным условием является монтаж подогрева карнизов, для удаления осадков со свесов через водосточные системы.

Проектируя строительство гаражей , хозяйственных построек или беседок с плоским накрытием, руководствуются такими же правилами и расчетами снеговых нагрузок, как и для обычных двухскатных (или более) типов крыш. Однако для плоских кровельных конструкций на таких постройках лучше подобрать стропила с более толстых материалов, а обрешетку монтировать сплошной.

Собственный вес конструкции крыши ↑

Кроме снеговых нагрузок стоит учесть массу самой кровельной конструкции. Делается это для снижения давления на стены постройки, а также, чтобы крыша не разрушилась под собственным весом, догруженным выпавшими осадками.

Оптимальное значение для жилых домов приблизительно 50 килограмм на 1 метр площади.

Расчет проводится путем суммирования массы 1м² каждого слоя кровельного пирога, и умножением на коэффициент 1,1. Например, вес 1 квадрата обрешетки с досок сечением 25 мм составляет около 15 кг/1м², теплоизолятор 100 мм – 10 кг/1м², настил из металлочерепицы 4-5 кг/м² (зависит от толщины листа). Итого, имеем 15+10+4= 29 ×1,1=31,9 кг/1м². Также не стоит забывать о массе стропил.

С учетом этих показателей выбираются оптимальные варианты материалов, а также типы обрешетки и стропил. Впоследствии такой подход позволит менять кровельный настил без опасений разрушения имеющейся конструкции.

Расчет снеговых воздействий на перекрытие, это одна из составляющих проекта будущего дома, которую не стоит не учитывать. Пренебрежение простыми расчетами, и небрежный подбор соответствующего варианта конструкции накрытий могут привести к серьезным последствиям вплоть до разрушения.

Читайте также:
Потолок реечный: размеры и конструктивные варианты

В особенности расчеты снеговых нагрузок важны для сложных по конфигурации вариантов кровли, так как неравномерное распределение осадков на поверхности создаст перегруженные участки. В таком случае следует подобрать более прочные материалы для создания большего запаса прочности на таких частях крыш.

Если сделать все правильно, то подобная кровля прослужит эксплуатационный срок без проблем, и даже при смене материала кровельного настила.

Расчет снеговой нагрузки на кровлю

Снег выпадает зимой на всей территории России. С крыш его сдувается ветром, он испаряется под солнцем и снова выпадает. Изменение веса меняет изгиб несущих элементов крыши, крепления расшатываются, теряя прочность. Неожиданно большое количество выпавшего снега может стать причиной поломки крыши. Избежать этого можно, если при строительстве произвести расчет снеговой нагрузки.

  • Снеговая нагрузка на кровлю
  • Нормативное значение
    • Районное давление снега
  • Расчетная снеговая нагрузка
    • Формула расчета
    • Определение коэффициентов
    • Пример расчета нагрузки
  • К сведению домовладельцев

Снеговая нагрузка на кровлю

Вес снежинок – сущая ерунда. Пока на улице будут отрицательные температуры, снег будет идти и накапливаться на крышах. Постепенно лежащий снег становится влажным от солнечного тепла, его плотность увеличивается до 300 кг на кубометр. Вес, которым накопившийся снег давит на поверхность, называется снеговой нагрузкой.

Рассмотрим процесс расчета давления снега на поверхности, чтобы учесть для проектирования достаточно прочных зданий и сооружений.

Нормативное значение

В России снег – регулярное погодное явление практически на всей территории. Разница в количестве выпадающего снега, продолжительности холодного периода, сезонных ветрах и количестве переходов температур через 0 0 С при окончании зимнего сезона.

Погодные условия отличаются не только в местностях с разными географическими координатами, но и в одном месте в разные годы. Однако многолетние измерения, проводимые метеорологами, позволяют узнать возможный максимум снежных осадков и рассчитать нормативную снеговую нагрузку для каждой местности.

Районное давление снега

Результаты расчетов группируются по категориям от I до VIII, соответствующим величинам статистического минимума и максимума веса снега в килограммах на квадратный метр горизонтальной поверхности:

  1. от 56 до 80;
  2. от 84 до 120;
  3. от 126 до 180;
  4. от 168 до 240;
  5. от 224 до 320;
  6. от 280 до 400;
  7. от 336 до 480;
  8. от 392 до 560.

Категории отображаются на карте, включенной в СНиП 2.01.07-85. Категории выделены цветом и пронумерованы.

При изменении статистики в границах категорий карта актуализируется. Нормативное значение для своего региона можно узнать, определив категорию места по карте.

Расчетная снеговая нагрузка

Нормативное значение только основа для расчета реально возможного веса снега. Просто использовать нормативное значение для расчета прочности нельзя, так как:

  • скаты крыши могут быть наклонными, снег будет разложен на большей площади;
  • ветра, сдувающие снег с кровли, в каждой местности свои;
  • окружающие строения изменяют влияние ветров;
  • теплопроводность крыши может привести к ускоренному таянию и снижению веса.

Для проектирования крыши с необходимой и достаточной надежной конструкцией следует учесть все факторы, влияющие на реальную ситуацию.

Формула расчета

Обязательная для применения проектировщиками формула вычисления снеговой нагрузки дана в СП 20.13330.2016 и выглядит следующим образом: S 0 = c b c t µ S g.

При расчете нормативная нагрузка S g умножается на три коэффициента:

  • µ – коэффициент, учитывающий угол наклона ската крыши по отношению к горизонтальной поверхности.
  • ct термический коэффициент. Зависит от интенсивности выделения тепла через кровлю.
  • cb ветровой коэффициент, учитывающий снос снега ветром.

Присутствие в формуле коэффициентов определяет зависимость результата от некоторых условий.

Определение коэффициентов

Рассмотрим значения коэффициентов применительно к зданиям с габаритными разменами менее 100 метров и без сложных кровельных форм. Для крупногабаритных зданий или при ломаных рельефах кровли применяются более сложные расчеты.

Зависимость величины снежного давления на квадратный метр от угла наклона ската крыши объясняется тем, что:

  1. На плоских или слабонаклоненных кровлях снег не сползает. Коэффициент µ равен 1,0 при наклоне ската до 25°.
  2. Расположение кровли под углом к горизонтальной поверхности приводит к увеличению площади кровли, на которую выпадает норма снега для горизонтального квадрата. Коэффициент µ равен 0,7 на углах 25° – 60°.
  3. На крутых поверхностях осадки не задерживаются. Коэффициент µ равен 0, если наклон более 60° (нагрузка отсутствует).

Введение в формулу термического коэффициента c t позволяет учесть интенсивность таяния снега от выделения тепла через кровлю. Как правило, кровельный пирог здания проектируют с минимальными потерями тепла в целях экономии, а коэффициент c t при расчетах принимают равным 1,0. Для применения пониженного значения коэффициента 0,8 необходимо, чтобы на здании было неутепленное покрытие с повышенным тепловыделением с наклоном кровли более чем 3° и наличием действенной системы отвода талых вод.

Ветер сносит снег с крыш, снижая давящий на конструкцию вес. Ветровой коэффициент c b можно понизить с 1,0 до 0,85, но только в том случае, если выполняются условия:

  1. Есть постоянные ветра со скоростью от 4 м/с и выше.
  2. Средняя зимняя температура воздуха ниже 5 0 С.
  3. Угол ската кровли от 12° до 20°.

Рассчитанное значение перед применением в проектных решениях умножают на коэффициент надежности γ f = 1,4, обеспечивая компенсацию теряющейся со временем прочности материалов конструкций.

Пример расчета нагрузки

Расчет снеговой нагрузки на кровлю проведем для здания, которое проектируется для строительства в Хабаровске. По карте определяем категорию района – II, по категории узнаем максимальное нормативное значение – до 120 кг/м 2 . Здание проектируется с двускатной крышей под углом 35 ° к поверхности. Значит, коэффициент µ равен 0,7.

Читайте также:
Мужская спальня (52 фото): спальня в стиле минимализм, стильный дизайн интерьера для мужчины

Предполагается наличие в здании мансарды и применение эффективных теплоизолирующих материалов кровельного пирога. Коэффициент c t равен 1,0.

Здание будет построено в городе, этажность не превышает окружающие строения, расположенные на расстоянии двух высот здания. Коэффициент c b следует принять равным 1,0.

Таким образом, расчетное значение равно: S 0 = c b c t µ S g =1,0*1,0*0,7*120 =94 кг/м 2

Для расчета прочности, и не только конструкции крыши, но и фундамента, несущих элементов строения, применяем коэффициент надежности 1,4, получив для проектных вычислений значение 131,6 кг/м 2 .

К сведению домовладельцев

Рассчитав снеговую нагрузку, следует определить необходимость обустройства системы снегозадержания. Учитывать надо не только возможный сход снег, но и талую воду, образующую сосульки и замерзающую в трубах водостока. Для устранения этих явлений применяются системы обогрева карниза и водостока.

Расчет снеговой нагрузки на кровлю: как не наделать ошибок при проектировании и эксплуатации крыши

Если вы когда-нибудь разгребали снег, то хорошо знаете, каким тяжелым он может быть. И что говорить о крыше, на которой за первый месяц зимы собирается такая шапка, которая способна проломить даже довольно прочную конструкцию! И особенно актуальна тема грамотного обустройства крыши для жителей северных регионов России, где сугробы есть уже в сентябре. Вот почему при строительстве дома все задаются вопросом: выдержит ли кровля всю массу снега, сбрасывать его каждые 2 недели, или нет.

Вот для этой цели и было разработано такое понятие, как нормативная снеговая нагрузка и совокупность ее с ветровой. Здесь действительно немало тонкостей и нюансов, и, если вы хотите разобраться – мы будем рады помочь!

Содержание

Принцип работы крыши: предельные состояния

Итак, расчет снеговой нагрузки на кровлю делают с учетом двух предельных состояний крыши – на разрушению и прогиб. Говоря простым языком, это именно та способность всей конструкции сопротивляться внешним воздействиям – до того момента, пока она не получит местное повреждение или недопустимую деформацию. Т.е. пока крыша не продавится или не повредится настолько, что ей понадобится ремонт.

Предел несущих способностей крыши

Как мы уже сказали, предельных состояний всего различают два. В первом случае речь идет о том моменте, когда стропильная конструкция исчерпала свои несущие способности, включая ее прочность, устойчивость и выносливость. Когда этот предел преодален, крыша начинает разрушаться.

Этот предел обозначают так: σ ≤ r или τ ≤ r. Благодаря этой формуле профессиональные кровельщики рассчитывают, какая нагрузка для конструкции будет еще предельно допустимой, и какая станет ее превышать. Другими словами, это – расчетная нагрузка.

Для такого вычисление вам нужны такие данные, как вес снега, угол наклона ската, ветровая нагрузка и собственный вес крыши. Также имеет значение, какая была использована стропильная система, обрешетка и даже теплоизоляция.

А вот нормативная нагрузка высчитывается исходя из таких данных, как высота здания и угол наклона скатов. И ваша задача вычислить и расчетную нагрузку, и нормативную, и перевести их в линейную. Для существует специальный документ – СП 20. 13330. 2011 в пунктах 4.2.10.12; 11.1.12.

Предел крыши на прогиб стропильной конструкции

Второе предельное состояние говорит о чрезмерном деформациях, статических или динамических нагрузках на крышу. В этот момент в конструкции происходят недопустимые прогибы, да так, что раскрываются сочинения. В итоге получается, что стропильная система как бы цела, не разрушена, но все-таки ей нужен ремонт, без которого она не сможет функционировать дальше.

Такой предел нагрузки вычисляют при помощи формулы f ≤ f. Она означает, что погиб стропил при нагрузке не должен превышать определенного предельного состояния. А для балки перекрытия есть своя формула – 1/200, что означает, что прогиб не должен быть больше, чем 1 на 200 от измеряемой длины балки.

И правильно вести расчет снеговой нагрузки сразу по обеим предельным состояниям. Т.е. ваша задача при расчете количества снега и его влияния на крышу не допустить прогиба больше, чем это возможно.

Вот ценный видео-урок для «терпеливых» на эту тему:

Нормативная снеговая нагрузка в вашей местности

Когда говорят о расчете снеговой нагрузки на крышу, то говорят о том, сколько килограмм снега может приходиться на каждый квадратный метр крыши, пока она реально может держать такой вес до начала деформации конструкции. Говоря простым языком, какой шапке снега можно позволить лежать на крыше каждую зиму без опасения того, что она проломит кровлю или расшатает всю стропильную систему.

Такой расчет делают еще на стадии проектирования дома. Для этого первым делом вам нужно изучить все данные по специальным таблицам и картам СП 20.3330.2011 «Нагрузки и воздействия». Исходя из этого узнайте, будет ли запланированная ваши конструкция надежной.

Например, если согласно расчетам она должна спокойно выдерживать слой снега в 200 килограмм на каждый квадратный метр, тогда нужно будет внимательно следить за тем, чтобы снежная шапка на крыше не была выше одного высоту. Но, если если снег на крыше уже превышает 20-30 см и вы знаете, что скоро пойдет дождь, то его лучше убрать.

Читайте также:
Преобразите внешний вид здания с помощью фасадных панелей

Итак, чтобы узнать нормативную снеговую нагрузку в той местности, где вы строите дом, обратитесь к такой карте:

Кроме того, такой же коэффициент не используется для зданий, которые хорошо защищены от ветра другими зданиями или высоким лесом. Уравнение расчета у вас будет выглядеть вот так:

  • для первого предельного состояния, где рассчитывается прочность, примените формулу qр. Сн = q×µ,
  • для второго предельного состояния, где рассчитывается возможный прогиб крыши, применяйте такую формулу qн. Сн = 0,7q×µ.

При этом, как вы уже заметили, для второй группы предельных состояний вес снега следует учитывать с коэффициентом 0,7, т.е. сама формула будет выглядеть вот так: 0,7q.

Удельный вес: такой легкий и тяжелый снег

А теперь перейдем к практике. Если вы живете в России, а не на южном континенте без зимы, то знаете, каким на самом деле бывает снег: невероятно легким и неимоверно тяжелым. Например, тот же пушистый снежок в морозную и сухую погоду при температуре -10°С будет иметь плотность около 10 кг на кубический метр. А вот снег под конец осени и в начале зимы, который долго лежал на горизонтальных и наклонных поверхностях и «слежался», уже имеет массу куда больше – от 60 килограмм на кубический метр. К слову, узнать плотность снега не сложно – достаточно зимой вырезать большой лопатой образец снега в один кубический метр и взвесить его.

Если мы говорим о рыхлом снеге, который, по идее, легок и не доставляет проблем, то знайте, что здесь таится некая опасность. Рыхлый снег как ни какой другой быстро вбирает в себя все осадки в виде дождя и становится уже мокрым снегом. А его нахождение на крыше, где нет грамотно организованного стока, чревато большими проблемами.

Далее, весной в процессе длительной оттепели удельный вес снега также значительно растет. У сухого уплотненного снега среднестатистическая плотность находится в пределах от 200 до 400 кг на кубический метр. Не упускайте также такой важный момент, когда снег долго оставался лежать на крыше и не было нового снегопада, а вы его не убирали. Тогда независимо от его плотности, он будет иметь всю ту же массу, хотя визуально сама «шапка» стала меньше в два раза. В особо влажном климате весной удельный вес снега достигает 700 кг на кубический метр!

Снеговой мешок и температура воздуха

«Cнеговым мешком» называет тот снег на крыше, который превышают средние нормативы на толщину, характерные для конкретной местности. Или более просто: если выше 50 см на глаз.

Обычно снеговые мешки скапливается на не ветреной стороне крыши и в местах, где расположены слуховые окна и другие элементы крыши. Как раз в таких местах и ставят сдвоенные и усиленные стропильные ноги, либо вообще делают сплошную обрешетку. Кроме того, здесь по всем правилам должна быть специальная подкровельная подложка, чтобы избежать протечек.

Поэтому в более теплых регионах России плотность снега получается всегда больше, чем в холодных. Ведь в таких местностях зимой снег уплотняется под действием солнца, верхние слои сугроба давят на нижние. Учитывайте также, что снег, который перебрасывает с места на место увеличивает свой удельный вес минимум в два раза. Благодаря всему этому средний удельный вес обычно равен посреди зимы 280 + — 70 кг на кубический метр.

А весной в период обильного таяния мокрый снег способен весить почти тонну! Можете ли вы себе представить, что на вашей крыше находится одновременно сразу несколько тонн снега? Вот почему тот факт, что в процессе строительства крыши на стропильной системе висят сразу несколько рабочих и это якобы говорит о ее прочности, во внимание брать не стоит. Ведь пару человек точно не весят сразу несколько тонн.

Учитывайте, что в расчете нормативной нагрузки также принимается во внимание средняя температура воздуха в январе. Какая именно у вас, смотрите уже по карте СП 20.13330.2011:

Если окажется, что у вас средняя температура в январе меньше, чем 5 градусов по Цельсию, то коэффициент снижения снеговой нагрузки 0,85 тогда не применяется. Ведь из-за такой температуры снег зимой постоянно будет подтаивать снизу, образовывая наледь и задерживаясь на крыше.

И, наконец, чем больше угол ската, тем меньше на нем всегда остается снега, ведь тот постепенно сползает под собственным весом. А на тех крышах, у которых угол наклона больше или равен 60 градусов, снега не остается вообще. Поэтому в таком случае коэффициент µ должен быть равен нулю. В это же время для ската с углом 40° µ равен 0,66, 15° – 0,33 и для 45° градусов – 0,5.

Ветер и распределение снега на двух скатах

В тех регионах, где средняя скорость ветра все три зимних месяца превышает 4 м/сек, на пологих крышах и с уклоном от 7 до 12 градусов снег частично сносится и здесь его нормативное количество следует слегка уменьшить, умножив на 0,85. В остальных случаях он должен быть равен единице, либо его можно не использовать, что вполне логично.

Читайте также:
Потолок реечный: размеры и конструктивные варианты

В таком случае ваша формулу теперь будет иметь такой вид:

  • расчет на прочность Qр.cн = q×µ×c;
  • расчет на прогиб Qн.cн = 0,7q×µ×c.

Накопление снега на крыше также напрямую зависит от ветра. Значение имеет форма крыши, как она расположена относительно преобладающих ветров и какой угол наклона ее скатов (не в плане того, как легко съезжает снег, а в плане того, легко ли ветру его сносит).

Из-за всего этого снега на крыше может быть как меньше, чем на плоской поверхности земли, так и больше. Плюс на обоих скатах одной крыши может быть абсолютно разная высота снежной шапки.

Поясним подробнее последнее утверждение. Например такое нередкое явление, как метель, постоянно переносит снежинки на подветренных сторону. И этому препятствует конек крыши, который, задерживая ветер, уменьшает скорость движения снежных потоков и снежинки оседают больше на одном скате, чем на другом.

Получается, что с одной стороны крыши снега может лежать меньше, чем в норме, а с другой – намного больше. И это тоже нужно учитывать, ведь получается, что в таком случае на одном из скатов собирается почти вдвое больше снега, чем на земле!

Для расчета такой снеговой нагрузки применяется такая формула: для двускатных крыш с углом наклона 20 градусов, но меньше 30, процент накопления снега будет равен 75% с наветренной стороны и 125% – с подветренной. Этот процент высчитывается от количества снежного покрова, который лежит на плоской земле. Значение всех этих коэффициентов указано в нормативном документе СНиР 2.01.07-85.

И, если вы определили, что ветер в вашем регионе будет создавать ощутимую разницу снежного покроя на разных скатах, то с подветренной стороны нужно будет устроить спаренные стропил:

Если же у вас вообще нет данных по розе ветров местности, или они не точны, тогда отдайте предпочтение максимальной нагрузке, чтобы подстраховаться – так, как-будто оба ската вашей крыши находятся с подветренной стороны и на них всегда будет больше снега, чем на земле.

Так что происходит потом со снеговым мешком с подветренной стороны? Он постепенно сползает и давит уже на свес кровли, пытаясь его сломать. Вот почему по правилам свес кровли должен быть равен укреплен, в зависимости от кровельного его покрытия.

К слову, если ваша крыша еще и имеет перепад высот, вам будет полезно посмотреть этот видео-урок:

Формула фактической снеговой нагрузки на кровлю

Следующий важный момент. Часто снеговая нагрузка рассчитывается с таким простым и понятным конечным результатом, как n-е количества килограмм на квадратный метр кровли. Но стропильная система сама по себе намного сложнее, и оценивать давление только на ее сплошное покрытие не совсем верно.

Дело в том, что каждый элемент стропильной системы крыши берет на себя определенную нагрузку, которая была изначально рассчитана только на него одного, а не на всю крышу сразу. А поэтому необходимо перевести единицы измерения кг/м 2 в единицу измерения кг/м, т.е. килограммы на метры.

Это значит измерить линейное давление на стропила, или обрешетку, свесы и прогоны. А все это – линейные конструкции, нагрузки действуют вдоль продольной оси каждого:

Если мы возьмем отдельное стропило, на нее действует та нагрузка, которая будет расположена прямо над ним. И чтобы изменить площадь общей нагрузки на крышу, нужно изменить ширину шага установки стропил.

Итог: учет совокупности всех нагрузок

И, наконец, подведем итог и отметим самую распространенную ошибку при расчете снеговых нагрузок на крышу. Это – опущение того момента, что все нагрузки действуют в совокупности. Сама крыша имеет вес, стоящий на ней человек, утеплители и много чего другого!

Поэтому все нагрузки, которые воздействуют на крышу, нужно суммировать и множить на коэффициент 1,1. Вот тогда вы получите уже какое-то реальное значение. Почему на 1,1? Чтобы учесть дополнительные неожиданные факторы, вы ведь не хотите, чтобы стропильная система работала на пределе? Ремонт обычно бывает сложным и дорогостоящим.

В зависимости от полученного значения, вам теперь нужно рассчитать шаг установки стропил. Во внимание также нужно будет взять длину стены здания и удобство размещения на ней целого числа стабильных ног при одинаковом расстоянии: например, 90 см, 1,5 метра, 1,2 метра.

Довольно часто решающий критерий выбора шага стропил – экономический, хотя свои условия также диктует выбранное кровельное покрытие. Но помните о том, что при обустройстве крыши все просчитывают так, чтобы стропила легко могли выдерживать возлагаемые на них давление. А для этого прикиньте несколько вариантов установки стропил и определите для каждого этого варианта сечение досок и расход материала.

Правильно выбранным шагом считается такой, где материалоемкость самая меньшая при том, что итоговые свойства остаются такими же. И учитывайте при этом, что, кроме стропил, обрешетки и прогонов еще в конструкции крыши всегда есть такие дополнительные несущие элементы, как стойки.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: