Влияние снега на крышу
Жители снежных регионов России неоднократно сталкивались с проблемой снега на крышах домов. Снег на крыше не раз становился причиной обрушения конструкций домов. К проектированию крыш домов необходимо относиться очень внимательно, учитывая плотность снега по районам (полосам России). Так плотность снежного покрова в северной части приравнивают к 220-280 кг/м3; в средней – 240-320- кг/м3.
Снег является формой атмосферных осадков, образовавшаяся путем замерзания в облаках капель воды, которые притягиваются к пылевым частицам. Поэтому снег – это мелкие кристаллы льда. Увеличение плотностных характеристик снега на прямую зависит от повышения температурного режима. Когда снег насыщается водой, в нем образуются гранула льда, в результате чего плотность снега увеличивается на 50%. Следовательно, передаваемая нагрузка тоже будет расти и этот факт нужно учитывать при сборе действующих нагрузок. Сбор нагрузок представляет собой сумму постоянных (вес конструкций) и временных нагрузок (снеговая и ветровая).
Определение разрушающей нагрузки
Для этих целей разработан 10 раздел «Снеговая нагрузка» СП 20.13330.2011 «Нагрузки и Воздействия». В данном своде правил представлены величины снежного покрова и значение снеговой нагрузки по территориальному расположению районов России.
Для того чтобы узнать при какой величине нагрузки конструкция крыши начнет разрушаться, необходимо выполнить расчет на разрушающую нагрузку, кг/м3. Эта цифра показывает зависимость критической толщины снега от его плотности. Так, в Москве повреждающую нагрузку принимают равной 126 кг/м2. Это говорит о том, толщина покрова из рыхлого снега, плотностью 100 кг/м3 не должна превышать 126 см.
Следовательно в период оттепели плотность снега будет увеличиваться, а толщина разрушающего слоя уменьшаться. В тот момент, когда мокрый снег достигнет плотности 600-700 кг/м3, для предотвращения разрушения крыши толщина снега не должна превышать 18 см. Для крыш с уклоном до 25° толщина критического снегового покрова составляет 46 см.
Как сохранить целостность конструкции
Стропильная система воспринимает действующую нагрузку и передает ее на стены сооружения. Для того, что бы не допустить разрушения крыши в процессе эксплуатации необходимо рассчитать элементы несущего каркаса, такие как пролет и шаг конструкций, а так же сечение деревянных элементов. По СНиП II-25-80 и в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07. Руководством для проектирования служит СП 31-105-2002.
Максимальные пролеты стропил крыши при расчетных снеговых нагрузках от 1,5 до 3.0 кПа принимают в зависимости от шага и поперечного сечения стропил. Таким образом, при использовании стропильных балок размером 38х140 мм, при расчетной снеговой нагрузке 3,0 кПа и шагом стропил 600 мм пролет не должен превышать 2,66 м, а при расчетной нагрузке в 2,5 кПа и таким же шагом, пролет не должен превышать 2,86 м. При уменьшении расчетной нагрузки и увеличении ширины поперечного сечения максимальная ширина пролетов будет увеличиваться. Более точная информация располагается в таблицах Б-6 и Б-7 СП 31-105-2002.
Крепление стропильных конструкций
Крепление стропил происходит с помощью нагелей (гвоздей). Длина нагеля должна быть в два раза больше чем ширины сечения стропил. С уменьшением угла наклона кровли, увеличивается количество применяемых гвоздей. При уклоне кровли 45° необходимо 5 гвоздей на одно соединение.
Полное руководство по определению размера и количества принимаемых гвоздей приведено в таблице 8-2 СП 31-105-2002.
Уклон кровли играет не малую роль в противостоянии снежным нагрузкам.
Кровля, устроенная под углом 45°, будет лучше сопротивляться снежным массам по сравнению с кровлями меньших уклонов.
Стропила передают воспринимаемы нагрузки на внешние стороны здания.
Различают два вида стропильных систем: распорные и безраспорные. При распорной конструктивной схеме стропила работают на сжатие и изгиб, распирающие усилия передаются стенам. Для уменьшения этого усилия устанавливают горизонтальные затяжки (распоры), которые не допустят чтобы основания балок разъехались под воздействие снеговых и ветровых нагрузок. При установке одна опора должна быть закрепленной, а вторая подвижной. Для того, чтобы исключить опасные нагрузки, воспринимающие стенами, нижний конец стропил должен упираться в мауэрлат. При безраспорной системе элементы конструкции работают исключительно на изгиб, а стропильные ноги будут опираться на прогон. Важно чтобы обе опоры имели возможность свободного вращения. В безраспорной системе обе стороны должны быть закрепленными на шарнире, позволяющими только поворот.
Утепление и вентиляция устраиваемых кровель
К утеплению и вентиляции кровли нужно подходить со всей ответственностью, учитывая то, что за зимний период снег на крыше может несколько раз пройти стадии оттаивания и замерзания. Результатом протекания такого процесса может стать образование ледяных глыб. А в процессе таяния образовавшиеся водяные бассейны приведут к протечке крыши и затеканию помещений дома. Нельзя допускать чтобы эти процессы усугублялись при нагревании крыши теплым воздухом дома. Для этого разработаны схемы устройства чердачных помещений в жилых домах: утепленный, так называемая мансарда, и неутепленный (холодный) чердаки.
Отличие холодного чердака от мансарды заключается не только в технологии устройства, но и в назначении помещения. В отличие от чердака, мансарда может эксплуатироваться как жилое помещение.
При устройстве мансарды очень важно обратить внимание на выбор толщины утеплителя и организацию вентиляционных зазоров и коньковой вентиляции. В обязательном порядке проводят утепление фронтонов. Теплоизоляция самой кровли проходит по скатам крыши с внутренней стороны. Между обрешеткой и стропилами устраивают гидроизоляцию, применяя диффузионную мембрану. Пространство между стропилами заполняют утеплителем. На теплоизоляционный слой крепят пароизоляционную пленку. Диффузионную мембрану лучше использовать с пропускной способностью за сутки 750-1000 г/м2. При использовании паро и гидроизоляционных материалов низкого качества рекомендуют устраивать второй вентиляционный зазор, который будет отводить влагу с поверхности пленки.
При устройстве неутепленного чердака на перекрытие укладывают слой теплоизоляции, при этом фронтоны можно оставить неутепленными. Пространство от утеплителя до конструкции крыши выступает в качестве вентиляционной прослойки. Конструкции, идущие через чердак, также необходимо утеплить.
Определение величины вытяжных зазоров
Площадь всех вентилируемых окон в кровле должна составлять одну трехсотую часть площади всей вентиляции, чтобы предотвратить образование конденсата на ее поверхности. Размеры вытяжных окон приведены в СП 17.13330.2011. По таблице No 2 Свода правил определяется зависимость высоты вентиляционных окон и размеров входных, выходных отверстий от уклона, площади кровли и влажности слоев кровельного пирога. Так при уклоне крыши до 25° вентиляционный канал для вывода пароизоляционной влаги возводят высотой 60 мм, с размерами отверстий 1/200 на входе и 1/400 на выходе; для кровель, уклон которых составляет от 25° до 45° высоту вытяжного канала принимают 40 мм и размеры отверстий 1/300 для входного, 1/600 для выходного. Кровли, уклон которых превышает 45° высота вент-канала остается прежней, а входное отверстие равно 1/1400, выходное 1/800. Данные значения актуальны при длине ската крыши до 10 м, в противном случае приведенные данные увеличивают на 10%. Вентиляционные зазоры защищают москитными сетками и подшивают деревянными полосками. Подшивка свеса кровли осуществляется с помощью специальных планок – софитов, которые крепятся к направляющим профилям. Профили монтируют к деревянному каркасу, использую саморезы. Планки софитов заводят в пристенный и карнизный свесы, и крепят к обрешетке. Суммарное сечение отверстий в софитовой панели не должно превышать величину допустимого значения.
Работы по обеспечению безопасности
Для зданий, уклон кровли которых превышает 5°, не зависимо от системы водостока, необходимо предусмотреть снегозадерживающие устройства. Снегозадержатели крепятся к фальцам кровли или обрешетке, для предотвращения свободного падения снежных масс с крыши.
Над входом и мансардными окнами, на расстоянии 0,6-1.0 м от карнизного свеса устанавливают планки снегозадержателя в обязательном порядке для обеспечения безопасности. По периметру крыши снегозадерживающие устройства крепят по необходимости.
Существует два типа снегозадержателей:
1.трубчатые;
2.локальные.
Применяя трубчатые устройства необходимо предусмотреть сплошную обрешетку. Шаг опор для крепления определяет снеговой район и уклон крыши. Схему элементов локальных устройств предоставляет изготовитель с учетом типа и уклона конструкции.
Очистка кровли от снежных масс
Для того, что бы не увеличивать нагрузку на конструкцию кровли, необходимо производить ее очистку от снега. При очистке важно соблюдать технику безопасности и несколько правил:
Проводя очистку кровли находиться непосредственно на крыше запрещено, во избежание падения; счищать весь слой снега нельзя, так как можно повредить верхнее кровельное покрытие; земли очистка крыши осуществляется с применением скребков.
Скрепки представляют собой трапециевидный наконечник шириной 50-60 см закрепленный на длинной ручке. Для усовершенствования данного изделия можно к основанию прикрепить ролики, которые облегчат скольжение скребка по снегу и защитит кровельное покрытие от повреждений. Необходимо скрепок положить на крышу, погрузить в снежный покров и потянуть на себя.
Не забывайте, что вероятность получить повреждения находясь на крыше намного выше, чем получить травмы от падения снега с неочищенной крыши, возведенной без нарушения технических условий и техники безопасности снега на крыше