Снеговая нагрузка на крышу в Московской области

Зимой крыша держит снег, и его вес идёт через обрешётку на стропила, а с них — на стены. Сколько снега должна выдержать кровля, задаёт СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». Под эту нагрузку подбирают сечение и шаг стропил, обрешётку, крепление к стенам и снегозадержание.

Разберём по порядку: формулу СП 20, вес снега для городов Московской области, как уклон и форма крыши меняют нагрузку, чем нормативная нагрузка отличается от расчётной и как считают нагрузку на снегозадержатели.

Формула СП 20

Нормативную снеговую нагрузку на покрытие находят по формуле 10.1 СП 20:

S₀ = ce × ct × μ × Sg

• Sg — вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли. Зависит от места строительства.
• μ — коэффициент формы. Он переводит вес снега на земле в нагрузку на крышу и зависит от уклона и формы покрытия.
• ce — коэффициент сноса снега ветром. Снижать его СП 20 разрешает для пологих покрытий с уклоном до 10° и для высотных зданий. Для скатной крыши дома ce = 1,0.
• ct — термический коэффициент. Значение 0,8 СП даёт только неутеплённым покрытиям зданий с повышенными тепловыделениями, на которых снег подтаивает, — при уклоне больше 3 % и отводе талой воды. Крышу жилого дома делают так, чтобы снег на ней не таял: утепляют скаты или перекрытие под холодным чердаком. Поэтому ct = 1,0.

Для скатной крыши дома формула сводится к S₀ = μ × Sg.

Нагрузку СП 20 задаёт на горизонтальную проекцию покрытия — на 1 м² крыши по плану, если смотреть сверху. Площадь самого ската больше: при уклоне 45° — примерно в 1,41 раза. Вес покрытия и пирога, наоборот, считают на площадь ската, поэтому при сборе нагрузок на стропило обе величины приводят к одной площади.

Вес снега в Московской области

Для отдельных городов вес снегового покрова дан в таблице К.1 приложения К СП 20. В Московской области их шесть.

Разница внутри одной области заметная: в Клину снега по норме примерно на 28 % больше, чем в Москве.

Для остальной территории вес снега берут по снеговому району. Район находят по карте 1 приложения Е СП 20, а вес — по таблице 10.1: от 0,5 кН/м² в I районе до 4,0 кН/м² в VIII, с шагом 0,5 кН/м². Участок в деревне рядом с городом из таблицы К.1 считают по карте, а не по значению этого города. Район для участка определяет проектировщик.

Для пересчёта в привычные единицы: 1 кН/м² — это около 102 кгс/м².

Уклон и коэффициент формы

Для односкатных и двускатных крыш μ берут по таблице Б.1 приложения Б СП 20. При уклоне 30° и положе μ = 1, при 60° и круче μ = 0, а между ними значение находят линейной интерполяцией. С крутого ската снег сползает, поэтому нагрузка на него меньше.

Лёгкой крутую крышу это не делает. У неё больше площадь скатов, а значит, больше вес покрытия и пирога, и ветер нагружает её иначе. Как уклон связан с покрытием и мансардой, рассказано в статье об уклоне крыши.

Неравномерный снег на скатах

Ветер сдувает снег с одного ската и наметает его на другой. Поэтому для двускатных крыш с уклоном от 15° до 40° СП 20 требует проверить второй вариант нагрузки: на одном скате 0,75 × μ × Sg, на другом — 1,25 × μ × Sg. Для двускатной крыши под 30° в Москве это 1,09 кН/м² на одном скате и 1,81 кН/м² на другом.

Есть и третья проверка. Если крыша круче 20° и снег на одном скате опаснее для конструкции, чем на двух, по п. 10.4 СП 20 рассматривают схему, где загружен только один скат.

Поэтому стропила двускатной крыши считают не на одно значение, а на несколько схем и берут самую невыгодную. Как подбирают сечение и шаг, рассказано в статье о стропильной системе.

Снеговой мешок у перепада высот

Там, где низкая крыша подходит к стене более высокой части дома, ветер наметает снег к стене. Для таких мест в приложении Б СП 20 есть отдельная схема Б.8 «Здания с перепадом высоты». У стены коэффициент формы больше единицы, и чем дальше от стены, тем нагрузка меньше. Так считают навес у дома, крышу крыльца или гаража под стеной дома — подробнее в статье о навесе у дома.

Скопления снега дают и сложные крыши с ендовами — об этом в статье о формах крыши.

Нормативная и расчётная нагрузка

S₀ — нормативное значение. В расчёт на прочность его берут с коэффициентом надёжности по нагрузке γf = 1,4 (п. 10.12 СП 20). Для Москвы при уклоне до 30° расчётная нагрузка — 1,45 × 1,4 = 2,03 кН/м², около 207 кгс на 1 м² крыши по плану.

Нагрузка на снегозадержатели

Снег на скате не только давит вниз, но и сползает к карнизу. Горизонтальную нагрузку от сползания снега на снегозадержатели, парапеты и выступающие над кровлей элементы СП 20 задаёт формулой 10.4:

T = kt × S₀ × (sin α − ν × cos α) × L

• kt = 0,9 — коэффициент, учитывающий таяние снега.
• S₀ — нормативная снеговая нагрузка на покрытие.
• α — уклон ската; если он меньше 12°, берут 12°.
• ν — коэффициент трения снега по покрытию по таблице 10.3: для листовой стали 0,02, для фальцевой кровли 0,03, для металлочерепицы 0,1, для керамической черепицы 0,2. Для гибкой черепицы значения в таблице нет — по примечанию к ней коэффициент принимают по опубликованным данным.
• L — расстояние между рядами снегозадержателей или длина зоны сползания снега в проекции на горизонталь, м.

T получается в кН на 1 м длины ряда. Пример: Москва, скат 35° из металлочерепицы, ряды через 6 м по горизонтали. S₀ = 0,83 × 1,45 ≈ 1,21 кН/м², T = 0,9 × 1,21 × (0,574 − 0,1 × 0,819) × 6 ≈ 3,2 кН на метр ряда, около 327 кгс. Это нормативное значение: для расчёта на прочность его, как и снеговую нагрузку, умножают на коэффициент надёжности 1,4 — в примере около 4,5 кН, или 458 кгс на метр ряда.

Чем дальше друг от друга ряды, тем больше снега держит каждый из них. Нагрузку сравнивают с тем, что выдерживают снегозадержатель и его крепление по инструкции производителя, и так подбирают число рядов и шаг кронштейнов. Первый ряд по СП 17 ставят на карнизном участке над несущей стеной — в 0,6–1,0 м от карнизного свеса. Подробнее — в статье о водостоке и снегозадержании.

Старая крыша и новые нормы

Свод правил обновляют, и значения в нём меняются. Для таких случаев в СП 20 есть примечание 5 к п. 10.4: если здание запроектировано на меньшую снеговую нагрузку, чем требует действующий свод правил, до реконструкции нужно предусмотреть очистку кровли от снега.

Поэтому при замене кровли на старом доме стропила проверяют под действующую норму, а при нехватке сечения усиливают или меняют. С чего начинают такую работу, рассказано в статье о замене кровли.

Где ошибаются

• Берут сечение стропил с соседнего дома, не считая снег под свой уклон, пролёт и место.
• Путают нормативную и расчётную нагрузку: 1,45 кН/м² для Москвы — нормативная, в расчёт на прочность идёт 2,03 кН/м².
• Считают только равномерный снег и не проверяют вариант, где один скат нагружен сильнее.
• Не учитывают снеговой мешок у стены над навесом, крыльцом или низкой частью дома.
• Ставят один ряд снегозадержателей на длинный скат — весь снег выше давит на него.
• Для участка вне городов из таблицы К.1 берут значение ближайшего города вместо снегового района по карте.

Что проверить

1. В проекте указан вес снегового покрова для места строительства — по таблице К.1 или по снеговому району.
2. Коэффициент формы взят под реальный уклон крыши.
3. Для двускатной крыши с уклоном от 15° до 40° проверен вариант 0,75 и 1,25 на разных скатах.
4. Для крыши круче 20° рассмотрен снег на одном скате.
5. У перепадов высот учтён снеговой мешок по схеме Б.8.
6. Расчётная нагрузка получена с коэффициентом 1,4.
7. Число рядов снегозадержателей и шаг кронштейнов подобраны под нагрузку от сползания снега и данные производителя.
8. На старом доме перед заменой покрытия стропила проверены под действующую норму.