Výpočet zatížení střechy sněhem: standardní zatížení sněhem a návrhová pravidla

Je nutné ze střechy odklízet sníh a jaká by měla střecha být, aby vydržela nápor sněhové masy? V oblastech se silnými sněhovými srážkami je tento problém velmi aktuální, proto by se s ním mělo zacházet se zvláštní opatrností.

Příliš mnoho sněhu na střeše může být nebezpečné jak pro dům, tak pro jeho obyvatele.

Jak vypočítat zatížení střechy sněhem v závislosti na regionu

Kolik váží sníh? Jeho hustota se pohybuje od 10 do 100 kg/m³. Průměrná hustota sněhové pokrývky v evropské části Ruska na konci zimy na severu se pohybuje v rozmezí 220–280 kg/m³; ve střední zóně – od 240 do 320 kg / m³; na jihu – v širším rozmezí: od 220 do 360 kg/m³, což se vysvětluje přerušovaným táním a firnizací sněhu (tvorba ledových kuliček ze zamrzající vodní páry).

Suchý sníh je dvoufázový systém a mokrý sníh je třífázový systém sestávající z ledových krystalků, vody a vzduchu obsahujícího vodní páru.
Během tání se hustota sněhu výrazně zvyšuje. Na začátku tání je hustota od 180 do 350 kg/m³, ve výšce tání – od 350 do 450 kg/m³ a na konci tání dosahuje 600–700 kg/m3.

Pórovitost sněhu souvisí s jeho strukturou a mění se při zhutňování z 98 na 20 %. Tloušťka sněhové vrstvy na střeše závisí na regionu a konfiguraci střechy (úhel sklonu, přítomnost prvků zadržujících sníh). Správně konstruovaná střecha musí být navržena pro zatížení sněhem, které je typické pro určitou oblast (Tabulka 1).

Tabulka 1. Hmotnost sněhu v různých oblastech země pro výpočet maximálního zatížení systému krokví

V SP 20.13330.2011 „Zatížení a dopady“ v části 10 „Zatížení sněhem“ je zónování území Ruska určeno množstvím sněhové pokrývky. V závislosti na regionu se hodnoty zatížení sněhem, pro které musí být střecha navržena, liší.

Jaká vrstva sněhu je kritická pro střechu správně postaveného domu? Například pro Moskvu musí střecha vydržet zatížení 126 kg/m². To znamená, že kritické zatížení pro poškození střechy může vytvořit suchý sníh o hustotě 100 kg/m³ s tloušťkou vrstvy 126 cm. Pokud je sníh zhutněný, o hustotě 250 kg/m³, pak sněhová vrstva tloušťka pouze 50 cm je zapotřebí k vytvoření kritického zatížení.

Pokud srážky začnou tát (hustota 350 kg/m³), pak bude kritická tloušťka sněhové hmoty 36 cm Pokud na konci tání z nějakého důvodu přetrvává na střeše, tloušťka vrstvy kritická pro poškození střechy bude pouze 16–18 cm, protože Hustota mokrého sněhu může dosáhnout 600–700 kg/m³.

Čím větší sklon střechy, tím méně sněhu se na ní zadrží

Jaký by měl být systém krokví?

Sněhové zatížení je absorbováno krokvemi a přenášeno na stěny domu. Jaký by měl být systém krokví, aby pohltil zatížení od sněhu bez destrukce? Podívejme se na SP 31–105–2002 „Projektování a výstavba energeticky úsporných rodinných domů s dřevěným skeletem“.

Při průřezu krokví 38 × 140 mm (hoblovaná prkna o průřezu 40 × 150 mm), při dimenzování na zatížení sněhem do 300 kg/m², mohou mít krokve volné rozpětí maximálně 2,6 m při sklonu 60 cm Při zatížení sněhem až 200–250 kg/m² může být volné rozpětí krokví. 3,5 m Při zatížení do 150 kg/m² musí být minimálně 3,9 m. Zvětšením šířky krokví na 184 mm (200 mm) bude délka rozpětí 3,2; 3,5 a 4,4 m Při delším rozpětí lze krokve podepřít podélnými vaznicemi nebo podpěrnými sloupky, které přenášejí zatížení do podkladních konstrukcí.

Systém krokví musí být navržen tak, aby odolal zatížení sněhem

Jak upevnit krokve

Na upevňovací prvky platí zvláštní požadavky. Délka hřebíků musí přesáhnout dvojnásobek šířky průřezu krokví, to znamená, že pro upevnění krokví o tloušťce 38 mm se používají hřebíky o délce nejméně 80 mm. Čím mělčí sklon střechy, tím více hřebíků je potřeba pro každý spoj. Při sklonu sklonu 45° a rozteči krokví 60 cm stačí 5 hřebíků a na střeše s úhlem 26° bude potřeba 8 hřebíků na spoj. (Tabulka 2).

Pro ostatní části systému krokví byste měli použít tabulku pro výpočet počtu a délky hřebíků – na základě tabulky. 8–2 SP 31–105–2002.

V zasněžené oblasti byste měli zvolit střechu s dostatečným úhlem sklonu – minimálně 36° k horizontu. Ještě lépe odolávají zatížení a zbavují střechy s úhlem 45° a více přebytečné sněhové hmoty.

Tabulka 2. Délka a počet hřebíků, které se mají použít při stavbě dřevěných domů

Systémy krokví se dělí na dilatační a nedilatační. Pro značné zatížení sněhem preferují nerozšiřitelné schéma vrstvených krokví, ve kterých jsou nohy krokví připevněny ke stěnám pomocí kloubových spojů se dvěma stupni volnosti (obr. 1, 2).

Pro snížení přenášených tahových zatížení na stěny domu je třeba zajistit jeden z konců vrstvených krokví tak, aby byl zajištěn podélný posun krokví pod vlivem zatížení sněhem nebo větrem. Proto pro netahové konstrukce existuje pravidlo: upevnění jednoho konce krokví se provádí na posuvné podpěře, což umožňuje podélný posun a rotaci krokví (dva stupně volnosti); upevnění druhého konce (na hřebenovém nosníku) se provádí pouze s povolenou rotací (jeden stupeň volnosti).

Obr. 1. Schémata pro upevnění vrstvených krokví s jedním stupněm volnosti („pevná střecha – volné dno“): 1 — krokve se opírají o sebe a jsou spojeny ocelovými pláty na obou stranách; 2 – Mauerlat; 3 – hydroizolace; 4 — kotva ∅ 12 mm s podložkou a maticí; 5 – kotva; 6 — drátěná tyč (smyčka); 7 — blok s vodorovnou nosnou plošinou; 8 — závitová tyč ∅ 12 mm s maticemi a podložkami; 9 – hřebenový nosník (není vyžadováno upevnění na krokve); 10 — podpora hřebenového nosníku; 11 – zdůraznění krokví na sebe a spojení s dřevěnými překryvy přibitými

Upevnění se dvěma stupni volnosti lze provést na kluzné desky nebo na ocelové konzoly pomocí drátěných smyček v kombinaci s upevněním pomocí úhelníků, dřevěných šortek nebo hřebíků (jeden na každé straně). Konstrukční upevnění zabraňuje posunu krokví podél mauerlatu. V tomto případě, při absenci tuhého spojení „krokve-mauerlat“, se zatížení při roztržení nepřenese na nosnou stěnu.

Obr. 2. Kloubové upevnění vrstvených krokví s jedním a dvěma stupni volnosti: 1 – trojúhelníkový řez v krokvích pro podporu na mauerlatu; 2 – ocelový roh přibitý na krokve minimálně třemi hřebíky; 3 — ocelová páska, svorka; 4 – jezdec nebo ocelový úhelník bez upevnění na krokve

Proč je vytápění střechy v zimě nebezpečné?

Střecha v zimě by se neměla vyhřívat teplem z domu, aby sníh na střeše neroztál. Částečným táním sníh nabývá na hustotě a zvyšuje se zatížení uzavíracích konstrukcí. Během střídavých cyklů tání a zmrazování se mohou tvořit ledové bloky ve sněhových pytlích a rampouchy na převisech (obr. 3).

Zatížení ledem převýší i zatížení rozbředlým sněhem: hustota ledu je 917 kg/m³. Nakonec vodní kaluže, které se tvoří ve sněhových přehradách na střechách z kusových materiálů, vedou k tomu, že voda zatéká pod střechu přes švy a způsobuje netěsnosti v domě.

Obr. 3. Schéma tvorby sněhových přehrad na střeše: 1 — sněho-ledová přehrada; 2 – vodní bazén; 3 – tající sníh; 4 – studené podkroví bez větrání nebo zateplené, ale s nedostatečnými větracími mezerami; 5 — nedostatečná tepelně izolační vrstva; 6 – neizolované komíny nebo ventilační potrubí v podkroví; 7 – neizolované otvory ve stropě

Aby se zabránilo tvorbě ledových zátek a rampouchů v odvodňovacím systému střechy a také hromadění sněhu a ledu v odvodňovacích žlabech a na okapech, měl by být instalován systém odmrazování kabelů.