Корректное определение массы снегового покрова критически важно при проектировании кровельных конструкций. Недооценка воздействия приводит к деформациям и разрушениям, завышение — к неоправданному удорожанию. Методика вычислений регламентирована сводом правил СП 20.13330.2016 с актуализированными дополнениями.
Расчет снеговой нагрузки на кровлю: основные принципы
Воздействие снежного покрова на крышу зависит от климатических особенностей местности, геометрии покрытия и теплового режима здания. Нормативные документы предусматривают определение двух величин:
- Нормативное значение (S₀) — среднестатистическая величина, применяемая для оценки деформаций и прогибов
- Расчетное значение (S) — увеличенная величина с учетом запаса прочности, используемая при проверке несущей способности
Масса снежной массы на горизонтальной поверхности земли (Sg) определяется по географическому положению объекта. Фактическое давление на кровельное покрытие корректируется набором поправочных коэффициентов.
Формула расчета снеговой нагрузки по СП 20.13330.2016
- S₀ — нормативное давление снежной массы на покрытие, кПа
- S — расчетное давление с учетом запаса надежности, кПа
- Sg — базовая масса снегового покрова для данной территории, кПа
- ce — поправка на ветровой перенос (снос)
- ct — температурная поправка
- μ — геометрический коэффициент (форма покрытия)
- γf — коэффициент надежности, равный 1,4
Расчет снегового района России
Территория страны поделена на восемь климатических зон по интенсивности снегопадов. Принадлежность участка строительства определяется по карте 1 приложения Е либо уточняется по таблице К.1 для конкретного населенного пункта.
Таблица 10.1 — Базовые значения Sg по снеговым районам
| Район | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sg, кПа | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 |
| Sg, кг/м² | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 |
Значения Sg для крупных городов (Приложение К)
| Город | Sg, кПа | Район | Город | Sg, кПа | Район |
|---|---|---|---|---|---|
| Москва | 1,43 | III | Санкт-Петербург | 1,31 | III |
| Новосибирск | 1,62 | IV | Екатеринбург | 1,34 | III |
| Казань | 2,46 | IV | Нижний Новгород | 2,14 | IV |
| Самара | 2,06 | IV | Пермь | 2,59 | V |
| Уфа | 2,44 | IV | Красноярск | 1,34 | III |
| Воронеж | 1,52 | III | Краснодар | 0,53 | II |
| Мурманск | 3,18 | VI | Архангельск | 1,79 | IV |
| Магадан | 1,36 | III | Южно-Сахалинск | 3,83 | VII |
Коэффициент формы покрытия (μ)
Геометрия крыши существенно влияет на накопление снежных масс. При увеличении крутизны ската снег частично сползает под собственным весом, что снижает итоговое давление.
Значения μ для односкатных и двускатных крыш
| Угол наклона (α) | Коэффициент μ | Пояснение |
|---|---|---|
| α ≤ 30° | 1,0 | Полное накопление снежной массы |
| 30° < α < 60° | (60 - α) / 30 | Линейное снижение при увеличении уклона |
| α ≥ 60° | 0 | Снег не удерживается на поверхности |
Коэффициент сноса ce
1,0 — стандартное значение
0,85 — для плоских покрытий (уклон до 12%) в открытой местности при средней скорости ветра ≥ 4 м/с и высоте до 75 м
Термический коэффициент ct
1,0 — стандартное значение
0,8 — для зданий с повышенным тепловыделением через кровлю (коэффициент теплопередачи > 1 Вт/м²·°C)
Примеры расчетов снеговой нагрузки
Город: Москва (Sg = 1,43 кПа)
Угол ската: 35°
Покрытие: металлочерепица
Условия: стандартные (ce = 1,0; ct = 1,0)
2. Нормативное значение: S₀ = 1,0 × 1,0 × 0,833 × 1,43 = 1,19 кПа
3. Расчетное значение: S = 1,19 × 1,4 = 1,67 кПа
Город: Казань (Sg = 2,46 кПа)
Угол ската: 3° (плоская кровля)
Высота здания: 12 м
Местность: открытая, средняя скорость ветра 5,2 м/с
Теплопотери через кровлю: повышенные (ct = 0,8)
2. Коэффициент ce = 0,85 (плоская кровля, открытая местность, ветер ≥ 4 м/с)
3. S₀ = 0,85 × 0,8 × 1,0 × 2,46 = 1,67 кПа
4. S = 1,67 × 1,4 = 2,34 кПа
Расчет снегового мешка по СП 20.13330.2016
При перепаде высот смежных покрытий возникает зона повышенного накопления снега — снеговой мешок. Ветер переносит снежные массы с верхнего уровня, которые оседают у вертикального препятствия. Локальное давление в этой зоне многократно превышает стандартные значения.
Условие образования мешка: h > Sg / 2
где h — разность отметок верхнего и нижнего покрытий, м
Методика определения повышенной нагрузки
- m₁ — доля переноса с верхнего покрытия (0,4 или 0 при парапете)
- m₂ — доля переноса с нижнего покрытия (0,4; 0,3; 0 в зависимости от уклона)
- L₁, L₂ — горизонтальные размеры покрытий, не более 100 м
- h — высота перепада, м
Ограничения коэффициента μ
| Ограничение | Формула | Применение |
|---|---|---|
| По высоте перепада | μ ≤ 2h / Sg | Всегда |
| Максимум для зданий | μ ≤ 8 | Капитальные строения |
| Максимум для навесов | μ ≤ 6 | Легкие конструкции |
Протяженность зоны повышенного накопления: b = 2h (но не менее 5 м)
Регион: III район (Sg = 1,5 кПа)
Размер верхнего покрытия L₁ = 18 м
Размер нижнего покрытия L₂ = 30 м
Перепад высот h = 4 м
Уклоны: плоские (α < 20°), парапета нет
2. Коэффициенты переноса: m₁ = 0,4; m₂ = 0,4
3. μ_расч = 1 + (0,4 × 18 + 0,4 × 30) / (2 × 4) = 3,4
4. Проверка: μ_max = 2 × 4 / 1,5 = 5,33 — условие выполнено
5. Принимаем μ = 3,4
6. S₀_max = 3,4 × 1,5 = 5,1 кПа
7. S_max = 5,1 × 1,4 = 7,14 кПа
8. Зона мешка: b = 2 × 4 = 8 м
Расчет снеговой нагрузки на навес
Навесы и козырьки относятся к легким конструкциям с ограниченной несущей способностью. При их проектировании учитываются специфические условия снегонакопления.
Особенности вычислений для навесов
- Максимальный коэффициент формы μ ограничен значением 6 (вместо 8 для зданий)
- При примыкании к стене здания обязателен учет снегового мешка
- Для отдельно стоящих навесов без стен допускается снижение ce до 0,85
- Профнастил и поликарбонат требуют проверки местного изгиба между прогонами
Регион: Екатеринбург (Sg = 1,34 кПа)
Ширина навеса L₂ = 4 м
Высота примыкания h = 2,5 м
Уклон: 5°
L₁ (условно) = 20 м
2. m₁ = 0,4; m₂ = 0,4
3. μ_расч = 1 + (0,4 × 20 + 0,4 × 4) / (2 × 2,5) = 2,92
4. μ_max1 = 2 × 2,5 / 1,34 = 3,73
5. μ_max2 = 6 (навес)
6. Принимаем μ = 2,92
7. S₀ = 2,92 × 1,34 = 3,91 кПа
8. S = 3,91 × 1,4 = 5,48 кПа
Калькулятор расчета снеговой нагрузки: возможности
Онлайн-инструмент автоматизирует вычисления по методике СП 20.13330.2016 и включает следующие режимы:
Режим 1: Базовый расчет
Определение нормативного и расчетного давления для стандартных скатных и плоских крыш. Выбор города из базы данных или указание снегового района. Автоматический подбор коэффициента формы по углу наклона.
Режим 2: Снеговой мешок
Вычисление повышенного давления в зоне перепада высот по схеме Б.8. Учет геометрии обоих покрытий, наличия парапета, типа конструкции (здание или навес).
Режим 3: Навесы и козырьки
Специализированный расчет для легких конструкций с учетом ограничений по коэффициенту формы и особенностей примыкания к существующим зданиям.
Режим 4: Справочные таблицы
Доступ к полной базе значений Sg для 200+ населенных пунктов России, таблице снеговых районов, справке по коэффициентам.
Нормативная база и источники
| Документ | Содержание |
|---|---|
| СП 20.13330.2016 | Нагрузки и воздействия. Основной документ с методикой расчета |
| Изменения N 1-6 | Актуализация 2018-2024 гг., включая Приложение К с данными по городам |
| СП 131.13330.2020 | Строительная климатология. Климатические параметры регионов |
| ГОСТ 27751-2014 | Надежность строительных конструкций. Общие принципы |
