Снеговая и ветровая нагрузка на каркас: как считают по СП 20.13330 и что это значит для УрФО

Коротко

Нормативную снеговую нагрузку на покрытие считают по формуле S0 = ce · ct · μ · Sg (СП 20.13330.2016, п. 10.1). Вес снегового покрова Sg берут по карте районов или, если город есть в приложении К, по значению для этого города. Ветер считают как wm = w0 · k(ze) · c и добавляют пульсационную составляющую. В расчёт идут значения с коэффициентом надёжности 1,4. Для Екатеринбурга расчётный снег на кровлю с уклоном до 30° — 1,89 кПа, это около 190 кг на квадратный метр.

Снеговая нагрузка: из чего складывается

• Sg — вес снегового покрова на земле. Карта делит страну на восемь районов от 0,5 кПа (I) до 4,0 кПа (VIII). Изменение № 2 (2019) добавило приложение К со значениями для конкретных городов. Оно уточняет карту и часто даёт меньше районного значения: для Екатеринбурга 1,35 кПа вместо 1,5, для Тюмени 1,60 вместо 2,0.
• μ — коэффициент формы покрытия. При уклоне до 30° μ = 1, дальше он линейно падает до нуля при 60°.
• ce и ct. Учитывают снос снега ветром и теплопотери через кровлю. Для обычного склада или ангара оба коэффициента принимаем равными 1.

Равномерной схемы мало. По п. 10.3 конструктор проверяет и неравномерные: при уклоне 15–40° снег смещается на один скат (0,75μ и 1,25μ), при уклоне больше 20° по п. 10.4 проверяют случай, когда один скат пуст. Отдельно считают снеговые мешки у перепадов высот, парапетов и пристроек: там нагрузка кратно больше равномерной, и именно там чаще всего обрушаются кровли.

Ветровая нагрузка: где она решает

Нормативное давление ветра w0 зависит от района: от 0,17 кПа (Ia) до 0,85 кПа (VII). Екатеринбург и Пермь в I районе (0,23 кПа), Тюмень, Челябинск и Курган во II (0,30 кПа), Магнитогорск в III (0,38 кПа). Коэффициент k(ze) учитывает высоту и тип местности: в городе (тип B) ветер у земли слабее, чем в открытой степи или тундре (тип A).

Для лёгкого здания ветер опасен отрывом, а не давлением. На кровлю с малым уклоном ветер действует отсосом, и в сочетании «90 % постоянной нагрузки плюс ветер» колонна тянет фундамент вверх. Это сочетание определяет анкеры, крепёж прогонов и кровли. Высокие ворота и торцы без связей ветер нагружает давлением, и там он задаёт сечение фахверка и стоек.

Нагрузки для городов Урала и Западной Сибири

Значения Sg по приложению К СП 20.13330.2016, ветровой район по карте 2. Расчётная снеговая нагрузка — для кровли с уклоном до 30° при ce = ct = 1, с коэффициентом надёжности 1,4. Масса фермы — наш расчёт фермы 24 м при шаге 6 м и тёплой кровле из сэндвич-панелей 150 мм.

Ферма одного и того же пролёта в Перми на 35 % тяжелее, чем в Челябинске, а в Новом Уренгое — на 70 %. Поэтому мы не переносим проект склада из одного города в другой без пересчёта.

Где ошибаются с нагрузками

• Берут район по карте, когда город есть в приложении К. Для Екатеринбурга это лишние 11 % снеговой нагрузки, и каждая ферма выходит тяжелее, чем нужно.
• Путают нормативную и расчётную нагрузку. Производитель сэндвич-панелей даёт таблицы в одних единицах, проектировщик считает в других, и запас исчезает.
• Забывают снеговой мешок. Пристройка к более высокому зданию собирает снег с его кровли, и её прогоны рассчитывают на равномерный снег.
• Не фиксируют условия эксплуатации. Складной тент на навесе над нашим кортом зимой собран, и мы считали каркас на 0,5 кПа, а не на полный снег. Это условие записано в расчётной записке. Если тент оставят раскрытым, снега на покрытии будет втрое больше, и сечения по расчёту не пройдут.

Источники и границы материала

Таблица городов служит ориентиром. Перед выпуском документации конструктор сверяет районы и значения приложения К с действующей редакцией СП 20.13330 и учитывает местные особенности: перепады высот, парапеты, соседние здания.