Необходимость расчетов надежности кровли
Еще на этапе проекта строения несущая способность крыши (выражается в цифрах) рассчитывается и закладывается в техдокументацию, и при возведении здания, дальнейшей его эксплуатации этот показатель берется во внимание. Однако со временем несущая способность крыши может измениться из-за постоянного влияния погоды или других факторов, которые способны разрушать материал кровли и ее части. Тогда могут понадобиться новые расчеты надежности и прочности крыши здания чтобы знать, как ее чинить, укреплять, а может вовсе заменить.
Факторы влияния способность кровельной конструкции выдерживать нагрузки
Базовое функциональное назначение кровли – защита здания от атмосферных осадков, а также отвод талой или дождевой воды. Классифицируют покрытия для крыши зданий по различным параметрам. По типу конструкции кровля может быть:
- одно- и двухскатной;
- шатровой;
- с мансардой;
- вальмовой;
- многощипковой;
- разноуровневой.
Исходя из кровельного материала крыша может быть из битумной или металлочерепицы, профнастила, традиционного шифера, рулонной и прочее. Основной нагрузка на кровлю считается снег, затем ветер и другие погодные или климатические явления, способные постепенно разрушать материал кровли.
Если на стадии проектирования не планируется эксплуатация кровли, то дополнительные нагрузки, такие как вес людей или оборудования, не учитываются в расчетах. Это значит, что конструкция кровли будет рассчитана только на стандартные климатические нагрузки, то есть, в дальнейшем никаких террас и дополнительных зон для установки чего-либо там делать нельзя. В тоже время внутренняя сторона кровли (ее нижняя часть) обычно подвержена меньшим нагрузкам, так как она защищена от внешних воздействий. Тем не менее, несущая способность кровельных элементов внутри может быть рассчитана на более высокие нагрузки для обеспечения общей устойчивости и надежности крыши. Здесь берутся в расчеты дополнительные внутренние нагрузки, такие как утеплитель, подвесные потолки и другое.
Заметим, что несущая способность кровли, расчет которой будет делаться спустя определенное время после эксплуатации объекта, будет отличаться от проектного. Так как эта величина, изменяющаяся во времени. С увеличением срока использования и при воздействии агрессивных влияний природного или техногенного характера прочностные характеристики и устойчивость любой конструкции снижается. Поэтому необходимо регулярное экспертное обследование крыши, чтобы предотвратить разрушения, которые могут повлечь за собой чрезвычайные и опасные происшествия.
Расчеты надежности крыши учитывают ее конструкцию
Кровли по конструктивным особенностям разделяют на:
- скатные – монтируются под наклоном, угол которого составляет более 10%;
- плоские – от горизонтали угол наклона не превышает 10%.
- Несущую способность кровельной конструкции любого типа обеспечивает стропильная система (или силовой каркас). Исходя из характера нагрузок элементы стропильной системы работают по-разному:
- вертикальны конструкции, такие, как опоры, стойки и прочие — берут на себя нагрузки на сжатие;
- на изгиб работают горизонтальные элементы силового каркаса — панели, балки перекрытий, рамы и фермы;
- подвески, своды, мембраны, ванты и другие пространственные детали -работают на растяжение.
Расчет несущей способности кровли производится по результатам комплекса исследований и ряда измерительных мероприятий, направленных на определение прочности, устойчивости, способности сопротивления нагрузкам каждого конструктивного элемента кровли.
Как проходит процедура расчетов несущей способности кровельной конструкции?
Мероприятие состоит из нескольких этапов:
- Определение нагрузок:
а) постоянные — вес кровельного материала, силового каркаса, утеплителя и других постоянных элементов.
в) временные — снеговая и ветровая нагрузка, возможные временные нагрузки (например, ремонт, работа специальных служб). - Определение условий опирания – определяется тип стропильной системы: односкатная, двускатная, многоскатная крыша и др.
- Расстояние между опорами (пролетами).
- Расчет внутренних нагрузок — изгибающие моменты, поперечные и продольные силы, действующие на элементы стропильной системы. Здесь применяются разные виды статического анализа, такие как метод сечений или метод перемещений.
- Подбор сечений элементов стропильной системы — выбор формы и размеров поперечных сечений стропил, балок, прогонов и других элементов.
- Расчет геометрических характеристик сечений (момент инерции, радиус инерции и т.д.).
- Прочность и жесткость – испытания материалов, их максимальные напряжения в элементах (изгибные, сдвиговые и т.д.) не должны превышать допустимые значения для выбранного материала.
- Расчет прогибов и проверка на то, что они не превышают допустимые нормы.
Определение несущей способности кровельной конструкции – это комплекс исследовательских, аналитических и измерительных работ. Вначале изучается проектная и техническая документация на здание. Происходит определение материалов для изготовления силового каркаса, способов опирания, характера сопряжения элементов конструкции. А также эксперт знакомится с внешними и внутренними нагрузками, с возможными и присутствующими агрессивными факторами среды, негативно влияющими на техническое состояние крыши и ее элементов. После этого происходит визуальный осмотр и проведение измерений, оценка прочностных и других свойств крыши и стропильной системы, выявление прогибов, трещин, повреждений и отклонений, а также их детально обследование.
И в завершении все результаты визуального осмотра, измерений и изучения документации анализируются, нужные параметры вносятся в компьютерную программу для проведения точных и окончательных расчетов.
