РАСЧЕТЫ КРОВЕЛЬ НА ВЕТРОВУЮ НАГРУЗКУ

Расчет предусматривает обеспечение стойкости конструктивных элементов крыш против разрушения от ветрового воздействия (напряжений отрыва).

Стойкость несущего каркаса чердачных крыш против ветрового напора следует рассчитывать ана­логично расчетам на ветровую нагрузку основных несущих конструкций зданий и сооружений с исполь­зованием аэродинамических коэффициентов, определяемых для той или другой схемы рамной конст­рукции сооружения.

В совмещенных покрытиях следует учитывать отрицательное давление ветра (ветровой отсос) на ширине 1,5 м вдоль внешнего контура и по гребням водоразделов согласно схемам, приведенным на рисунке 1. Расчету подлежит достаточность закрепления против ветрового отсоса на этих полосах отдельных слоев совмещенного покрытия (главным образом, кровельного ковра, а иногда и теплоизоляционного слоя), исходя из того, что удерживающее усилие (Ру) должно быть больше ветрового отсоса (WB). Расчет следует производить на нормативную величину средней составной ветровой нагрузки, действующей на той или другой высоте от поверхности земли по формуле

WB = W0 · k · c · v0, (1)

где W0 - нормативное значение ветрового напора принимается 0,30 (30) кПа (кгс/м ) для первого и 0,38 (38) кПа (кгс/м ) для второго ветровых районов Украины.

К первому ветровому району относятся территории областей: Винницкой, Донецкой, Житомирской, Киевской, Кировоградской, Луганской, Полтавской, Ровенской, Сумской, Тернопольской, Харьковской, Хмельницкой, Черкасской, Черниговской. Ко второму ветровому району относятся территории областей: Днепропетровской, Закарпат­ской, Запорожской, Ивано-Франковской, Луцкой, Львовской, Николаевской, Одесской, Херсонской, Черниговской и Крымской АР.

k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового напора (и отсоса) по высоте, принимается по таблице 1;

с - аэродинамический коэффициент; местное (отрицательное) давление по внешнему контуру покрытия и на гребнях водоразделов принимается равным минус 2;

v0 - коэффициент надежности принимается 1,4.

Достаточность закрепления отдельного слоя совмещенного покрытия определяется из условия

Ру > WB,

где Ру - удерживающее усилие, кгс/м2 , определяемое по формуле

Ру = F + G, (2)

где F - прочность приклейки (или другого способа закрепления) на отрыв, кгс/см2 , при наклейке на горячей битумной мастике определяется из графика на рисунке 2 (при продолжительнос­ти действия ветра до 24 ч);

G - собственный вес элемента (слоя), закрепление которого не учитывается, а также масса всех элементов (слоев), лежащих на нем, кг/м2.

Примеры расчетов

Пример № 1

Установить достаточность закрепления против ветрового отсоса рулонной кровли типа К-6 из трех слоев рубероида на горячей битумной мастике по поверхности цементно-песчаной выравнивающей стяжки через подкладку из перфорированного рубероида (степень перфорации 6,28% поверхности); закрепление на гребнях водоразделов многопролетного плоского покрытия - по схеме на рисунке 1г с уклоном 5%; высота здания 10 м; район строительства - г. Киев.

Отрывающая ветровая нагрузка по формуле (1) для первого ветрового района с использованием данных таблицы 1 составит:

WB = 30 х 0,65 (-2) 1,4 = - 54,6 кгс/м2.

Удерживающее усилие для кровли типа К-6 по формуле (2) равно

Ру = 125,6 + 13 = 138,6 кгс/м2,

при этом

F = 1 х 0,0628 х 0,2 х 104 = 125,6 кгс/м2 (0,0628 - площадь приклейки через 1 м2 перфорирован­ного рубероида);

0,2 - прочность приклейки на отрыв к поверхности цементно-песчаной стяжки из графика на рисунке 2;

G - 13 cos α = 13 х 0,0996 = 13 кг/м2 (три слоя рубероида по 2 кг/м2 каждый; один слой грунтов­ки с расходом 1 кг/м2 и три слоя битумной мастики с расходом по 2 кг/м2 каждый).

Закрепление против ветрового отсоса достаточное, т.к. удерживающее усилие (138,6 кгс/м2) значительно превышает отрывающее усилие (минус 54,6 кгс/м2 ).

Пример № 2

Установить достаточность закрепления против ветрового отсоса кровли типа К-6 при условиях, указанных в примере № 1, но при наклейке на поверхность теплоизоляционного слоя из пенополистирольных плит (σсж = 1,5 кгс/см2 ).

Отрывающее усилие то же, что и по примеру № 1 и равно минус 54,6 кгс/м2 .

Удерживающее усилие - по формуле (2)

Ру = 6,3 + 13 = 19,3 кгс/м2,

при этом

F = 1 х 0,0628 х 0,01 х 104 = 6,3 кгс/м2;

G = 13 кг/м2 (по аналогии с расчетом в примере № 1 с учетом того, что прочность приклейки на отрыв к поверхности пенополистирола составляет 0,01 кг/см2 по графику на рисунке 2).

Закрепление против ветрового отсоса в данном случае недостаточное, т.к. удерживающее усилие (19,3 кгс/м2 ) значительно меньше отрывающего усилия (минус 54,6 кгс/м2 ).

Принимаем сплошную приклейку нижнего слоя кровельного ковра к поверхности пенополистирола без использования перфорированного рубероида. Тогда удерживающее усилие будет

Ру = 100 + 13 = 113 кгс/м2,

при этом

F = 1 х 0,01 х 104 = 100 кгс/м2;

G = 13 кг/м2.

Сплошная приклейка обеспечивает достаточное закрепление кровельного ковра типа К-6 к поверх­ности пенополистирольного утеплителя.

Пример № 3

Установить достаточность закрепления против ветрового отсоса пленочного кровельного ковра типа К-10 из двух слоев армогидробутила, склеенных бутилкаучуковой мастикой, уложенного насухо (через разделительную подкладку) на поверхность выравнивающей стяжки с пригрузом (через защитную наклад­ку) слоем гравия или щебня (γ = 2000 кг/м3) толщиной 40 мм для покрытия здания по примеру № 1.

Отрывающее усилие то же, что и по примеру № 1 - минус 54,6 кгс/м2 .

Удерживающее усилие по формуле

Ру = 0 + 87 = 87 кг/м2,

при этом

F = 0 (приклейка ковра отсутствует);

G = 1 х 0,04 х 2000 + (2 x 3 + 1) cos5º = 87 кг/м2 (где учитываются пригрузочная масса щебня толщиной 40 мм и двух слоев армогидробутила массой по 3 кг/м2 , склеенных бутилкаучуковой мастикой с расходом 1 кг/м2).

Закрепление против ветрового отсоса является достаточным, т.к. удерживающее усилие (87 кгс/м2) превышает отрывающее (минус 54,6 кгс/м2 ).

Пример № 4

Установить достаточность закрепления против ветрового отсоса пленочного кровельного ковра при условиях, указанных в примере № 3, но при устройстве защитного слоя в виде окраски суспензией алюминиевой пудры (кровля типа К-11) вместо пригрузочного слоя щебня.

Отрывающее усилие то же, что и по примеру № 1, - минус 54,6 кгс/м .

Удерживающее усилие по формуле (2) равно

Ру = 0 + 8 = 8 кгс/м2,

при этом

F = 0 (приклейка ковра отсутствует);

G = (2 x 3 + 1 + 1) cos5 º = 8 х 0,994 ≈ 8 кгс/м2 , что включает два слоя армогидробутила по 3 кг/м2 , склеенных одним слоем и покрытых одним слоем мастики с расходом по 1 кг/м2.

Закрепление против ветрового отсоса недостаточное, т.к. удерживающее усилие (8 кгс/м2) значительно меньше ветрового отсоса (минус 54,6 кгс/м2 ).

В данном случае вместо разделяющей подкладки "насухо" следует применить локальную точечную приклейку рубероида (что и предусмотрено типом кровли К-11 наряду с кровлями типа К-10).

Другим вариантом решения задачи может явиться локальное полосовое закрепление кровельного ковра на ширину 1,5 м по его внешнему контуру, вдоль гребней водоразделов и по периметру примыканий. Расчет при этом сводится к следующему:

- отрывающее усилие на полосе шириной 1,5 м по длине каждых 6 м вдоль обрезов кровельного ковра по формуле (1) составит

WB = 30 x 0,65 (-2) 1,5 x 6 x 1,4 = - 491,4 кгс/м2;

- удерживающее усилие при закреплении ковра полосовой приклейкой его на ширине 1,5 м вдоль обрезов и размещении полос клеющей мастики шириной по 0,1 м через 1 м перпендикулярно к кромке обрезов - по формуле (2)

Ру = 1800 + 8 = 1808 кгс/м2,

при этом

F= (1,5 х 0,1х6)0,2 х 104 = 1800 кгс/м2;

G = 8 кг/м2.

Принятая полосовая приклейка обеспечивает стойкость кромки обрезов кровельного ковра против ветрового отсоса.

На облегченных покрытиях с несущими элементами из штампованного профнастила совмещенные покрытия требуют обязательной проверки и закрепления теплозащитного слоя к основанию. В ряде случаев необходимо предусматривать поверхностный (по кровельному ковру) равномерный точечный пригруз по площади покрытия.

Рисунок 1 - Участки с повышенным давлением отрицательного действия ветра.

Таблица 1

Коэффициент k изменения ветрового давления по высоте

Принимаются следующие типы местности:

А - открытые побережья морей, озер и водохранилищ; пустыни, степи, лесостепи, тундра;

В - городские территории, лесные массивы и другая местность, равномерно покрытая прегра­дами высотой более 10 м;

С - городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м

Рисунок 2 - График определения прочности на отрыв горячей клеющей битумной мастики в зависимости от прочности поверхности материала основания приклейки