Как рассчитать плоскую кровлю: снеговая и другие виды нагрузок, габариты
Кровельные конструкции с уклоном в пределах 1-11° относятся к плоским и рассчитываются с учетом повышенных требований к надежности, герметичности и изоляционным свойствам.
При простой конфигурации стен и индивидуальном использовании расчет таких крыш при желании выполняется своими силами, после сбора нагрузок и уточнения условий эксплуатации.
Виды нагрузок и расчет
Конструкция воспринимает два основных вида нагрузок: постоянные, включающие собственный вес перекрытия, ограждений и пирога, и временные (снеговая и ветровая нагрузка, вес оборудования, людей и перемещаемых по поверхности объектов). Оба вида учитываются при расчете в комплексе.
В случае стандартной, неэксплуатируемой плоской крыши суммируются:
- Собственный вес конструкции (соответственно тип и слои пирога должны быть определены заранее).
- Снеговая и ветровая нагрузка.
- Вес людей, периодически перемещающихся по кровле с целью ее осмотра и обслуживания. (до 150 кг/м²).
- Нагрузка от объектов постоянного размещения (антенн, климатического или вентиляционного оборудования).
Непосредственно перед суммированием все собранные нагрузки умножаются на коэф.надежности (см.табл.):
Расчет нагрузок на плоскую крышу усложняется при планировании ее постоянной эксплуатации, а именно – при размещении на ее поверхности:
- тяжелого оборудования;
- кафе;
- клумб;
- теплиц;
- спортивных площадок;
- паркинга.
Так, при размещении на поверхности кровли кафе, ресторанов или мест возможного скопления людей в общей нагрузке прибавляют от 480 кг/м², спортивных или концертных площадок – 360.
Особого внимания требуют крыши, рассчитываемые на интенсивное перемещение транспорта. Помимо сверхвысоких весовых нагрузок (до 25 т/м²) при их проектировании важно исключить или как минимум снизить влияние вибрационных воздействий.
По понятным причинам расчет таких конструкций доверяют профессионалам.
Снеговая
В отличие от крутых скатных конструкций плоские крыши всегда испытывают влияние снеговых нагрузок, без исключений учитываемых при расчете. Точный алгоритм зависит от назначения крыши, но в большинстве случаев пошагово:
Определяется максимальная высота снежного покрова на плоской крыше и его вес на 1 м². Данный параметр можно найти опытным путем (измерив высоту снега на соседних плоских крышах в пик снегопадов) или взять из таблиц, после определения климатической зоны региона строительства.
Помимо среднего объема выпадаемого снега при расчете данной нагрузки следует учитывать конкретные климатические особенности региона и участка. Особое внимание уделяется влажности и температурным условиям – накапливающий влагу, но не растаявший снег весит в 2-3 раза больше сухого.
При повышенных требованиях к надежности или неблагоприятных климатических условиях полную снеговую нагрузку находят путем сложения кратковременной (Sp) и длительной (Sp*0,7) нагрузки. Итоговое значение для каждой все также умножается на коэф. надежности – 1,4.
Помимо прибавления полной снеговой нагрузки к другим полученное значение используется для проверки прочности и несущих способностей самых слабых элементов плоской крыши. В частности, эта величина учитывается:
- При расчете предельно допустимого прогиба самой конструкции или отдельных элементов у балочных разновидностей. Ярким примером последних служат плоские кровли торговых центров и павильонов.
- При проверке несущих способностей вертикальных опор перекрытия или основания плоской крыши.
- При проверке локальной прочности кровельных покрытий. В отличие от скатных конструкций поверхности плоских крыш покрываются мягкими рулонными материалами. При высоком влиянии снеговой нагрузки требования к их прочности, числу слоев или надежности крепления ужесточаются. Особое внимание уделяется участкам примыкания к парапету и нижним локальным зонам.
Как посчитать габариты крыши?
Расчет начинается с составления чертежа конструкции, учитывающего точные размеры постройки, требования к парапету, уклону и системе водоотвода.
При сравнительно небольшой площади крыша закладывается с одним общим уклоном в одну сторону (в идеале – не выходящую на дорожки, террасы или зоны отдыха и учитывающую влияние сильных постоянных ветров).
На крышах со сложной геометрией стен или большой площадью план разбивается на отдельные участки с треугольной или ромбовидной разуклонкой, отводящей влагу к внутренним узлам водосбора, парапетным воронкам или к тем же наружным сторонам.
Площадь
Простая форма поверхности исключает потребность в сложных формулах: площадь плоской кровли находится путем умножения ее длины на ширину. При этом длину наклонной части находят по формуле:
- Lk – длина горизонтальной части крыши;
- α – выбранный или расчетный угол наклона.
Несмотря на небольшую величину последнего пренебрегать им не рекомендуется, допустимая погрешность при расчете габаритов плоской кровли варьируется в пределах ±10 мм, не более.
Высоту
При проектировании таких конструкций заранее выбирается способ заложения нужного уклона (от 1,5-3° для эксплуатируемых крыш, 3-6° — зеленых, инверсионных и эксплуатируемых).
Облегченные балочные виды, конструкции с основаниями из профнастила или заливаемые на месте бетонные перекрытия могут закладывается с нужным углом на этапе строительства, но при работе с готовыми ж/б основаниями отвод влаги чаще обеспечивает разуклонка. Рекомендуем почитать другие наши статьи об устройстве и монтаже плоской крыши своими руками, а том числе по деревянным балкам и на каркасном доме.
Требуемая высота подъема рассчитывается путем умножения длины ровной горизонтальной части крыши на тангенс угла ее наклона. При необходимости расчета объема раузуклонки (требуемом для получения количества используемых материалов и их веса) используется простая формула:
V = (a∙b1 + a∙(b2 – b1) / 2)∙с, где
- а длина основания разреза (она же – ширина крыши);
- b1 и b2 – мин. и максимальная высота среза (в частном случае b1=0);
- с – длина конструкции.
Толщину
Алгоритм расчета пирога и сечения плоских крыш зависит от способа его обустройства (с размещением утепляющей прослойки под, между и поверх основания) и типа (классического или инверсионного, эксплуатируемого или нет).
Число и порядок монтажа слоев выбираются заранее и учитываются при выборе высоты возведения парапета (при наличии, расстояние от наружного слоя до края ограждения не может быть меньше нормативного), определении точной весовой нагрузки от пирога, проектировании систем вентилирования и водоотвода.
Толщину рулонных покрытий, обмазочного слоя или кровельных покрытий указывает производитель, сложить их вместе не составит труда. Основные сложности заключаются при определении числа и толщины каждого слоя, включая дренажные, армирующие, разделительные или пригрузочные. Особое внимание уделяется толщине утепляющей прослойки, обосновываемой теплотехническим расчетом, учитывающим регион строительства и параметры самой теплоизоляции.
Сечение несущего основания подбирается с учетом суммарных весовых нагрузок и проверяется на прочность на изгиб. Особого внимания требуют конструкции с большой площадью, прогибающиеся посередине или в местах накопления снега. При существенных снеговых или других временных нагрузках они требуют дополнительного укрепления или герметизации.
Важно! Помимо суммирования толщины всех прослоек на этом этапе проверяется соответствие их характеристики ожидаемым эксплуатационным нагрузкам.
Сервисы и онлайн-калькуляторы
Большинство популярных строительных онлайн-калькуляторов (stroy-calc.ru, grandline.ru и аналоги) рассчитывают эту конструкцию как односкатную с минимальным уклоном.
Такой подход допустим при заложении облегченных пологих конструкций с балочной системой стропил, но для расчета ж/б перекрытий и пирога эксплуатируемых крыш эти сервисы подходят плохо. В то время как профессиональные программы типа ZVsoft с таким задачами справляются лучше, но в онлайн-режиме они работают редко.
Выбрать схему разуклонки, раскладки утеплителя, рулонных покрытий и крепежей помогают сервисы производителей кровельных материалов для плоских крыш. Примером служат калькуляторы Технониколь nav.tn.ru.
Из видео узнаете, как сделать расчет ветровой нагрузки на плоскую кровлю с помощью онлайн-калькулятора:
Заключение
В заключение стоит отметить, что при проектировании таких конструкций помимо сбора нагрузок и расчета габаритных размеров (в целом простого и практически исключающего ошибки) следует заранее определится со способом обустройства парапета, участков примыкания к вертикальным конструкциям и узлам водосбора.
При площади крыши более 50 м² в схему вводят дефлекторы для вывода влаги из пирога, в свою очередь нуждающиеся в выборе правильного места установки.
Источник
Плоская крыша.
Крыша, имеющая угол наклона не более 3 градуса, называется плоская кровля. К таким можно отнести почти все многоэтажные жилые здания советского времени, а также строительные объекты промышленности и торговые центры, где по экономическим показаниям нецелесообразно иметь плоскую кровлю. Этот тип крыш делится на два вида:
- эксплуатируемые (располагаются на крышах летних ресторанов, кафе, смотровых и прогулочных площадок),
- неэксплуатируемые, не требующие дополнительных укреплений.
Плоская кровля является одним из самых простых видов крыш. Возведение такой крыши не требует больших затрат денежных средств и объема работ.
Чтобы возвести подобную крышу, следует выполнять некоторые условия:
- уклон,
- вся конструкция должна быть гидроизолирована и иметь отвод для дождевых и сточных вод,
- утепление кровли.
При обустройстве террасы на крыше необходимый уклон имеет большое значение, поскольку он служит гидроизоляцией.
Необходимое устройства для стока вод можно сделать при помощи водостоков. Лучше всего применить внутреннюю трубу с подогревом, чтобы в зимнее время внутри нее не образовывалась наледь.
Основание крыши можно сделать из бетона. Бетон следует утеплить специальными материалами, затем на теплоизоляцию уложить слой гидроизоляции, при этом особое внимание следует уделить наиболее подверженным намоканию участкам, например, соединение стены и кровли.
Как говорилось выше, плоская крыша имеет несколько разновидностей.
Разновидности плоской кровли.
Эксплуатируемая. Этот тип обустраивается с такой целью, что на нее будут выходить люди. Например, для ремонта и осмотра покрытия и системы гидроизоляции или вентиляции.
Одним из важных условий при создании такой крыши является возведение по всему периметру ограждения, которое должно быть устойчивым и надежным. Внутренняя и внешняя система водостока также важна.
Неэксплуатируемая плоская крыша. Обычно она применяется на сооружениях, имеющих небольшую площадь, например, это может быть гараж, склад, баня или беседка. Поскольку выход на нее людей не предусмотрен, то и особой роли не играет жесткость основания.
Еще один тип крыши — инверсионная. Она подразумевает активное эксплуатирование. Например, на кровлях такого типа могут располагаться рестораны, кафе, зимние сады или парковки.
Всеми расчетами должны заниматься профессиональные инженеры. Только они смогут рассчитать перекрытия, теплоизоляцию и гидроизоляцию.
При возведении частных домов плоские крыши могут устраиваться из дерева. В этом случае гидроизоляция тоже имеет большое значение.
В любом виде плоской кровли она должна иметь:
- пароизоляционный слой,
- качественную гидроизоляцию,
- слой утеплителя,
- кровельно покрытие.
Утеплитель следует подбирать в зависимости от типа крыши, например, на неэксплуатируемой могут применяться мягкие материалы, а в случае эксплуатируемой крыши необходимо применять только жесткие типы утеплительного покрытия.
Плоская крыша состоит из нескольких слоев:
- основания,
- пароизоляции,
- утеплителя,
- гидроизоляции, которая является еще и кровельным покрытием.
Пароизоляция является защитой утеплительного покрытия от теплого воздуха, который поступает через перекрытие. В качестве пароизоляции можно применять различные материалы, например, паробарьерную пленку или стеклоткань.
В местах, где пароизоляция соединяется с вертикальными поверхностями, ее заводят на высоту, которая больше толщины утеплителя и покрытия кровли. В места соединений добавляется герметик или горячий битум.
На дома, которые предназначены к эксплуатации, обычно утеплителем является пенопласт, пенополистрол или другие утеплители, имеющие твердую структуру.
В качестве утеплителя можно применять сыпучие смеси, но только не на активно эксплуатируемых крышах. В этом варианте поверх сыпучего покрытия заливается стяжка из песка и цемента.
Выбирая покрытие плоской крыши, ориентиром следует сделать качество гидроизоляционного материала, поскольку именно от него зависит эффективность покрытия и исключение протечек.
Плюсы и минусы плоской крыши.
К основному достоинству такого типа крыш можно отнести экономичность, поскольку при ее обустройстве материала потребуется в 1,5-2 раза меньше, чем при возведении других видов крыш, например, скатных. В результате этого происходит экономия отопления помещения, поскольку небольшая площадь крыши меньше отдает тепла в атмосферу.
К минусам такой крыши можно отнести:
- не очень привлекательный внешний вид дома,
- необходимо присутствие качественной системы водоотвода,
- обязательное наличие прочной и надежной системы гидроизоляции.
Если на плоской крыше не предусмотрено чердачное пространство, то утепление следует проводить как снаружи, так и внутри помещения.
Укладывать теплоизоляцию можно как в один, так и в несколько слоев. Это зависит от температурных условий данного региона.
Уклон плоской крыши.
Любая крыша должна иметь уклон, даже если она и называется плоской. Это делается для беспрепятственного стока воды и их попадания в водосточные желоба и воронки.
На сооружениях жилищного назначения уклон делается в 1-5 градусов. Если такой не сделать, то на поверхности кровли будет скапливаться вода, что в дальнейшем приведет покрытие в негодность.
Если выпавшие летом осадки могут испариться, то осадки, выпавшие в осенне время, проходят неоднократный цикл, то есть, они замерзают, затем тают и так по кругу. В следствие этого верхний слой кровельного покрытия разрушается, и вода проникает в утеплительный материал.
Если уклон на кровле недостаточный, то влага поступает под гидроизоляционный слой, вследствие чего начинаются протечки. Помимо этого, в вечно стоящие лужи попадает пыль, которая оседает, а ветром приносятся семена разных растений, которые в дальнейшем вырастают, превращая крышу в оазисы. Нередко можно наблюдать картину, где на крыше произрастают не только трава, но и деревья. Во избежание этих нежелательных последствий необходимо производить разрулонку крыши. Это делается на этапе устройства плоской крыши. Все связанные с эти процессы направлены на приобретение необходимого уклона.
Плоская крыша похожа на своеобразный многослойный пирог, слоями которого выступают:
- основание, представленное железной плитой перекрытия или металлопрофилем определенной высоты,
- пароизолирующие рулоны материалы,
- утеплитель, имеющий различную структуру,
- несколько слоев рулонной гидроизоляции,
Уклон делается непосредственно на этапе укладки утепляющего материала. Чтобы водоотвод имел достаточную эффективность, минимальный уклон наклона должен быть от 1 до 4 градусов.
Помимо всех прочих составляющих, в конструкции кровли при внутреннем водостоке должны быть водосточные воронки. Если система водосбора располагается снаружи здания, то устанавливаются водосточные желоба, которые устраиваются на внешнюю стену сооружения или под кровельное покрытие.
Чтобы добиться необходимого уклона, применяются несколько способов:
- с применением сыпучих материалов,
- с использованием смеси из бетона с теми же наполнителями,
- при помощи бетонной смеси с наполнителями из полимерного материала,
- с применением утепляющих материалов.
При устройстве плоской кровли сыпучие материалы не совсем удобны, поскольку имеют большую подвижность. В течении работ материал может двигаться, и, соответственно угол наклона может отличаться от заданных параметров.
Чтобы сыпучий материал принял устойчивую форму и сохранил заданные параметры уклона, его нужно залить цементным составом и выждать некоторое время, чтобы материал схватился.
Итак, плоские крыши в последнее время довольно популярны среди населения, поскольку они значительно помогают сэкономить пространство. На такой крыше можно установить летнее кафе, смотровую площадку, ресторан или парковочную зону.
При устройстве подобной крыши, следует учитывать все ее особенности, основной из которой является качественная и надежная гидроизоляция. Если все расчеты произведены верно и предусмотрены все основные нюансы устройства плоской крыши, то она будет иметь длительный срок эксплуатации. Система утепления и вентиляции также является немаловажным моментом.
Плоская крыша поможет сэкономить не только на пространстве, но и на материалах.
Источник