Зачем при проектировании учитывать нагрузку ветра и снега

Зимой на крыше собирается сугроб. Если ночь снежная, к утру над машиной наберется крупный сугроб, вес которого доходит до нескольких сотен килограмм. Плохо рассчитанная пристройка сложится пополам, погребя автомобиль.

Сильные порывы потоков воздуха снесут конструкцию, если её недостаточно хорошо закрепить.

По этой причине первое, что делает наш инженер, когда приезжает на участок — делает замеры и рассчитывает всё на бумаге. Понимает силу непогоды, которую предстоит переносить пристройке и понимает, какие поставить фермы, опоры и металлокаркас.

Поэтому наши навесы стоят несколько десятков лет.

Для примера произведем расчёт для односкатной конструкции.

1. Угол наклона

Чтобы осадки быстро сходили на землю, плоскость располагают не параллельно земле, а под углом. Крутой скат способствует быстрому сходу осадков. Но большой наклон станет парусом, на который будет давить ветер.

Поэтому необходимо верно расположить скат.

Угол подбирают зависимо от региона:

• 15-30° — стандартный, подходит для обычных усредненных условий.
• 9-20° — используют для местности, которые расположены на открытой территории. Что влечет сильные ветра и требует устойчивости.
• 45-60° — для заснеженных регионов. Большой угол способствует тому, что он быстро падает с поверхности.

2. Снег

Есть простая формула расчета:

• Sg — удельный вес снега на 1м.
• μ — поправочный коэффициент. Рассчитывается по углу наклона. μ=1, если менее 25, μ= 0, если более 60.

Sg смотрим на карте и схеме:

Например Москва и Омск — III регион, значение 1,8. Казань — IV , поэтому для нас значение = 2,4 кПа.

кПа — это «килопаскали», они легко переводятся в обычные «кг/м». Килопаскали для этого разделим на 0,00980665.

Так мы получаем 244 кг/м.

Теперь снег. С учетом, что кровля стоит под стандартным углом 20°.

S = Sg * 1 = 2,4 кПа = 244 м2

Это значит, что пристройку мы рассчитываем на 244 кг/м².

Теперь нужно учесть силу ветра.

3. Ветер

Вычисляется на основании формулы:

Теперь посмотрим, из чего состоит формула:

• w0 — давление воздушный масс. Зависит от региона.
• k(ze) — на него мы помножим давление. Зависит от перепадов в течение года.
• С — аэродинамический Q.

Возьмем наш навес, который мы решили построить с углом наклона 20°.

Нам нужно найти значения из формулы.

w0

Берем схему:

И таблицу:

Мы находимся находится во II зоне, поэтому 0,3.

k(ze)

Чтобы его вычислить, нужна схема:

Видим, что 0,5, так как:

Казань и прилегающие территории попадают под определение местности категории B.

Наша постройка менее 5м.

C

Вычисляется по таблице:

Аэродинамический Q равен сумме cp1 и сp2 Чтобы их определить, берем порядковый номер нашего региона и смотрим на схему:

Cp1 для угла 20 равен 1,8. Учитывая то, что мы поставим пристройку так, что нижняя её часть будет с подветренной стороны.

Cр2 для 20 = 0,5.

Итого:

w=w0*k(ze)*С = 0,3*0,5*(1,8+0,5) = 0.345 кН/м²

Теперь переведем в кг:

0.345 * 101,97 = 35 кг/ м².

4. Складываем

244+35 = 278 кг/м²

В результате, односкатный навес углом 20 должен справляться с 278 килограммами на м².

5. Подбираем материал

Оптимальная по прочности труба в каркасе должна иметь в сечении 100-120 мм. Укрывной материал выбираем тоже исходя из прочности. Лист профнастила должен быть не тоньше 0,7 мм, а поликарбонат — от 12-13 мм.

Если вы выбираете материал потоньше, укрепляем всё обрешеткой.