при каком ветре сносит крыши домов
Ветровая нагрузка.Нагрузки, действующие на несущую конструкцию скатных крыш
При боковом давлении ветра воздушный поток сталкивается со стеной и крышей здания (рис. 1). У стены дома происходит завихрение потока, часть его уходит вниз к фундаменту, другая по касательной к стене ударяет в карнизный свес крыши. Ветровой поток, атакующий скат крыши, огибает по касательной конек кровли, захватывает спокойные молекулы воздуха с подветренной стороны и устремляется прочь.
Таким образом, на крыше возникают сразу три силы, способные сорвать ее и опрокинуть — две касательные с наветренной стороны и подъемная сила, образующаяся от разности давлений воздуха, с подветренной стороны. Еще одна сила, возникающая от давления ветра, действует перпендикулярно склону (нормаль) и старается вдавить скат крыши внутрь и сломать его.
В зависимости от крутизны скатов нормальные и касательные силы изменяют свое значение. Чем больше угол наклона ската кровли, тем большее значение принимают нормальные силы и меньшее касательные, и наоборот, на пологих крышах большее значения принимают касательные, увеличивая подъемную силу с подветренной и уменьшая нормальную с наветренной стороны.
рис. 1. Ветровые нагрузки, возникающие от давления воздушных масс
Расчетное значение средней составляющей ветровой нагрузки w в зависимости от высоты z над поверхностью земли следует определять по формуле: Wр = W×k(z)×c, где W — расчетное значение ветрового давления, определяется по карте приложения в «Изменениях к СНиП 2.01.07-85» (рис. 2); k — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты z, определяется по таблице 2; c — аэродинамический коэффициент, учитывающий изменение направления давления нормальных сил в зависимости от того с какой стороны находится скат по отношению к ветру, с подветренной или наветренной стороны (рис 3).
рис. 2. Районирование территории Российской Федерации по расчетному значению давления ветра
| Высота z, м | А | Б | В |
| не более 5 | 0,75 | 0,5 | 0,4 |
| 10 | 1,0 | 0,65 | 0,4 |
| 20 | 1,25 | 0,85 | 0,55 |
| Типы местности: А – открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра; Б – городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м; В – городские районы с плотной застройкой зданиями высотой более 25 м | |||
рис. 3. Значения аэродинамических коэффициентов ветровой нагрузки
Знак «плюс» у аэродинамических коэффициентов определяет направление давления ветра на соответствующую поверхность (активное давление), знак «минус» — от поверхности (отсос). Промежуточные значения нагрузок следует находить линейной интерполяцией. При затруднении в использовании таблиц 3 и 4 изображенных на рисунке 10, нужно выбирать наибольшие значения коэффициентов для соответствующих углов наклона скатов крыш.
Крутые крыши ветер старается опрокинуть, а пологие — сорвать и унести. Для того чтобы этого не произошло нижний конец стропильных ног крепят проволочной скруткой к ершу, забитому в стену (рис. 4). Ерш — это металлический штырь с насечкой против выдергивания, который изготавливают кузнечным способом. Поскольку достоверно неизвестно с какой стороны будет дуть сильный ветер, стропила прикручивают по всему периметру здания через одно, начиная с крайних, — в районах с умеренными ветрами и каждое — в районах с сильными ветрами. В некоторых случаях этот узел может быть упрощен: ерш не устанавливается, а проволока с выпущенными концами закладывается в кладку стен в период их возведения. Такое решение допустимо, если оба конца проволоки выпускается внутрь чердака и не портят внешний вид фасада здания. Обычно для крепления стропил используется стальная предварительно отожженная (мягкая) проволока диаметром от 4 до 8 мм.
рис. 4. Пример решения карнизного узла наслонных стропил скатной крыши/
Общая устойчивость стропильной системы обеспечивается раскосами, подкосами и диагональными связями (рис. 5). Устройство обрешетки также способствует общей устойчивости стропильной системы.
рис. 5. Пример обеспечения пространственной жесткости стропильной системы
Источник: «Конструкции крыш. Стропильные системы» Савельев А.А.
Оставляя комментарий Вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности
При каком ветре срывает крыши с домов. Почему ураган сносит крыши домов
Жить на морском побережье – мечта для многих людей. Однако в таких регионах, как и в горной местности, вблизи озера или реки часто дуют сильные ветры. И этот фактор нельзя не учитывать при строительстве крыши дома.
Аэродинамические параметры
Угол наклона ската – важнейшая величина при расчете нагрузок на крышу. Боковое давление ветра на крутые скаты может привести к опрокидыванию.
Ветер оказывает меньшее давление на более пологие конструкции, с небольшим уклоном. Такая форма крыши подойдет для местности с сильными ветрами.
Но слишком пологую крышу воздушный поток стремится приподнять, сорвать.
При столкновении потока с препятствием – и венчающей здание конструкцией – происходит завихрение: не вдаваясь в подробности, можно сказать, что на крышу воздействуют две касательные силы и одна подъемная. От угла наклона ската зависит значение каждой из этих сил. Пологую крышу можно частично оградить от воздействия – к примеру, с помощью выложенного парапета.
Грамотный проект должен быть составлен с учетом географического положения здания, особенностей климата и рельефа местности. На ветроустойчивость влияет также парусность кровельного материала и качество закрепления элементов стропильной системы и обрешетки.
При возведении каркаса не допускается использование каких-либо подложек или иных деталей, способных деформироваться со временем.
Чтобы кровля не была сорвана или опрокинута порывом ураганного ветра, должна иметь максимальную устойчивость. Достигается она благодаря таким элементам, как раскосы, подкосы, диагональные связи – в зависимости от типа конструкции в стропильной системе могут быть использованы некоторые из них или они все.
Существуют определенные параметры крепления бруса, уложенного по периметру здания. Он фиксируется к стене различными способами, и притом на определенном расстоянии от края. Все крепления – и стропил к мауэрлату, и самого мауэрлата к стене – должны быть выполнены тщательно.
Дополнительное закрепление нижних концов стропильных ног к несущим стенам здания с помощью металлических штырей позволит усилить сопротивляемость ветровой нагрузке.
Все должны быть дополнительно надежно прикручены проволочными скрутками – если в местности преобладают сильные ветры, и через одно – если ожидается умеренное ветровое давление.
Различные участки кровли испытывают различные ветровые нагрузки – жесткость должна противостоять этому давлению.
Также ветер занимается распределением снега по крыше – и распределяет он неравномерно, за счет чего на одни участки наметается больше, и давление снега возрастает. Поэтому во всей кровельной конструкции не должно быть слабых мест.
Еще один важный момент: прочными должны быть не только соединения – нужно, чтобы стропильные ноги были выполнены из качественной древесины.
Шатровая крыша
Такой вид оптимально подходит для квадратного в основании дома.
Однако будущий владелец жилья должен помнить о том, что мансарду в этом случае обустроить не получится.
Этот вариант подразумевает использование диагональных опор – накосных стропил, направляющихся от двух концов конька к четырем углам дома. Такой несущий каркас практически не подвержен деформациям.
Отсутствие фронтонов значительно уменьшает сопротивление ветру, который почти беспрепятственно «скользит» по поверхности.
Голландский тип полувальмы
Для характерны трапециевидные фронтоны и обрезанные снизу скаты-вальмы.
У нее нет такого острого выступа, как у верхней конструкции здания: усеченные торцевые скаты повышают возможности полувальмы противостоять нагрузкам.
Для обустройства подобной крыши не потребуется много материалов, а еще несложным будет ее монтаж.
Если расположить наклон в направлении преобладающих ветров, будет надежной: то есть, с подветренной стороны должна быть та часть, которая находится ниже. Здесь действует то же правило: чем больше будет уклон, тем больше будет ветровая нагрузка.
Кровельное покрытие против ураганного ветра
Листовые материалы обладают множеством достоинств, однако вместе с тем – большой парусностью.
Мягкая битумная черепица
Это покрытие оптимально подойдет для верхней конструкции здания с самой сложной конфигурацией.
В модельном ряде присутствуют специально разработанные виды, имеющие особую форму – с усиленным сопротивлением ветровым нагрузкам. Гонты не только приклеиваются, но и прибиваются специальными гвоздями – такое крепление к основе максимально надежно, и выдерживает даже ураганный ветер – до 220 км/ч.
Оптимальным значением уклона кровли при использовании натуральной черепицы считается 30-60 градусов.
Основные аргументы в пользу или – это ее вес и небольшие размеры. Ветру сложно справиться с тяжестью натурального покрытия, однако если все же черепица будет сорвана, в случае падения этот самый вес станет серьезной угрозой.
Повысить надежность можно, закрепив не только нижний и верхний ряды, но и черепичные плитки полностью на всем скате – с помощью скоб.
В сущности, то же самое происходит, когда мы приближаем лист бумаги лежащий на нашей ладони с нашими губам. Если мы будем дуть над ним, то мы его увидим, как он поднимается.
Крылья самолетов, например, сконструированы таким образом, чтобы поток воздуха, обтекающий их сверху, двигался быстрее, чем снизу. Это вызывает перепад давления, который приводит к эффекту называемого подъемной силой.
Нечто подобное происходит и в случае с крышей: когда на высокой скорости воздух движется сверху крыши, давление сверху становится меньше, чем внутри дома. Это простой эффект, когда сила заставляет конструкцию двигаться вверх.
Но может случиться так, что разность давлений не достаточно, чтобы крыша поднялась вверх. Если воздух поступает в дом через отверстия, давление уравнивается и, следовательно, крыша дома разрушается или падает вниз.
Растут слухи о том, что Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) может тайно заниматься чем-то после того, как наблюдатели недавно заметили, что самолет NASA817 загадочно зигзагообразно поднимается.
Стала очень ветреным городом. В середине XX века о штормах, шквалах и смерчах слыхом не слыхивали, зато последние 30 лет ураганы стали чуть ли не рядовым явлением. Невольно задаешься вопросом: неужели после каждой бури Москву придется отстраивать заново? Насколько столица выдержала испытание на прочность, выясняли корреспонденты «МК».
Крыши. Ветром в городе разрушило крыши 243 жилых зданий. На некоторых видео в Сети видно, как буря треплет железную кровлю дома, словно тонкий лист бумаги. Снесло даже часть крыши Сенатского дворца в Кремле.
Как заверил эксперт, грамотно собранную кровлю порывами хоть в 22, хоть в 30 м/с не сдует.
Однако, как рассказали в Мосгортрансе, на их балансе находится около 9 тысяч остановок в Москве. И каждая, по их словам, проходит регулярное санитарно-техническое обслуживание.
Компенсации. Ураган, поднявший в воздух довольно тяжелые конструкции, повредил и фасады жилых домов. Кто-то остался без окон. Смогут ли люди получить компенсацию за поврежденную недвижимость?
В Департаменте ЖКХ нам сказали, что выплаты компенсаций вне зоны их ответственности, и порекомендовали обратиться в мэрию или в префектуру.
В префектуре ЦАО ответили, что особого распоряжения мэрии по вопросу выплаты компенсаций пока нет, однако, если оно поступит, то власти непременно организуют выдачу денег.
При каком ветре срывает крыши с домов. Стропила и кровля, способные выдержать сильный ветер
В сущности, то же самое происходит, когда мы приближаем лист бумаги лежащий на нашей ладони с нашими губам. Если мы будем дуть над ним, то мы его увидим, как он поднимается.
Крылья самолетов, например, сконструированы таким образом, чтобы поток воздуха, обтекающий их сверху, двигался быстрее, чем снизу. Это вызывает перепад давления, который приводит к эффекту называемого подъемной силой.
Нечто подобное происходит и в случае с крышей: когда на высокой скорости воздух движется сверху крыши, давление сверху становится меньше, чем внутри дома. Это простой эффект, когда сила заставляет конструкцию двигаться вверх.
Но может случиться так, что разность давлений не достаточно, чтобы крыша поднялась вверх. Если воздух поступает в дом через отверстия, давление уравнивается и, следовательно, крыша дома разрушается или падает вниз.
Растут слухи о том, что Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) может тайно заниматься чем-то после того, как наблюдатели недавно заметили, что самолет NASA817 загадочно зигзагообразно поднимается.
Жить на морском побережье – мечта для многих людей. Однако в таких регионах, как и в горной местности, вблизи озера или реки часто дуют сильные ветры. И этот фактор нельзя не учитывать при строительстве крыши дома.
Аэродинамические параметры
Угол наклона ската – важнейшая величина при расчете нагрузок на крышу. Боковое давление ветра на крутые скаты может привести к опрокидыванию.
Ветер оказывает меньшее давление на более пологие конструкции, с небольшим уклоном. Такая форма крыши подойдет для местности с сильными ветрами.
Но слишком пологую крышу воздушный поток стремится приподнять, сорвать.
При столкновении потока с препятствием – и венчающей здание конструкцией – происходит завихрение: не вдаваясь в подробности, можно сказать, что на крышу воздействуют две касательные силы и одна подъемная. От угла наклона ската зависит значение каждой из этих сил. Пологую крышу можно частично оградить от воздействия – к примеру, с помощью выложенного парапета.
Грамотный проект должен быть составлен с учетом географического положения здания, особенностей климата и рельефа местности. На ветроустойчивость влияет также парусность кровельного материала и качество закрепления элементов стропильной системы и обрешетки.
При возведении каркаса не допускается использование каких-либо подложек или иных деталей, способных деформироваться со временем.
Чтобы кровля не была сорвана или опрокинута порывом ураганного ветра, должна иметь максимальную устойчивость. Достигается она благодаря таким элементам, как раскосы, подкосы, диагональные связи – в зависимости от типа конструкции в стропильной системе могут быть использованы некоторые из них или они все.
Существуют определенные параметры крепления бруса, уложенного по периметру здания. Он фиксируется к стене различными способами, и притом на определенном расстоянии от края. Все крепления – и стропил к мауэрлату, и самого мауэрлата к стене – должны быть выполнены тщательно.
Дополнительное закрепление нижних концов стропильных ног к несущим стенам здания с помощью металлических штырей позволит усилить сопротивляемость ветровой нагрузке.
Все должны быть дополнительно надежно прикручены проволочными скрутками – если в местности преобладают сильные ветры, и через одно – если ожидается умеренное ветровое давление.
Различные участки кровли испытывают различные ветровые нагрузки – жесткость должна противостоять этому давлению.
Также ветер занимается распределением снега по крыше – и распределяет он неравномерно, за счет чего на одни участки наметается больше, и давление снега возрастает. Поэтому во всей кровельной конструкции не должно быть слабых мест.
Еще один важный момент: прочными должны быть не только соединения – нужно, чтобы стропильные ноги были выполнены из качественной древесины.
Шатровая крыша
Такой вид оптимально подходит для квадратного в основании дома.
Однако будущий владелец жилья должен помнить о том, что мансарду в этом случае обустроить не получится.
Этот вариант подразумевает использование диагональных опор – накосных стропил, направляющихся от двух концов конька к четырем углам дома. Такой несущий каркас практически не подвержен деформациям.
Отсутствие фронтонов значительно уменьшает сопротивление ветру, который почти беспрепятственно «скользит» по поверхности.
Голландский тип полувальмы
Для характерны трапециевидные фронтоны и обрезанные снизу скаты-вальмы.
У нее нет такого острого выступа, как у верхней конструкции здания: усеченные торцевые скаты повышают возможности полувальмы противостоять нагрузкам.
Для обустройства подобной крыши не потребуется много материалов, а еще несложным будет ее монтаж.
Если расположить наклон в направлении преобладающих ветров, будет надежной: то есть, с подветренной стороны должна быть та часть, которая находится ниже. Здесь действует то же правило: чем больше будет уклон, тем больше будет ветровая нагрузка.
Кровельное покрытие против ураганного ветра
Листовые материалы обладают множеством достоинств, однако вместе с тем – большой парусностью.
Мягкая битумная черепица
Это покрытие оптимально подойдет для верхней конструкции здания с самой сложной конфигурацией.
В модельном ряде присутствуют специально разработанные виды, имеющие особую форму – с усиленным сопротивлением ветровым нагрузкам. Гонты не только приклеиваются, но и прибиваются специальными гвоздями – такое крепление к основе максимально надежно, и выдерживает даже ураганный ветер – до 220 км/ч.
Оптимальным значением уклона кровли при использовании натуральной черепицы считается 30-60 градусов.
Основные аргументы в пользу или – это ее вес и небольшие размеры. Ветру сложно справиться с тяжестью натурального покрытия, однако если все же черепица будет сорвана, в случае падения этот самый вес станет серьезной угрозой.
Повысить надежность можно, закрепив не только нижний и верхний ряды, но и черепичные плитки полностью на всем скате – с помощью скоб.
Стала очень ветреным городом. В середине XX века о штормах, шквалах и смерчах слыхом не слыхивали, зато последние 30 лет ураганы стали чуть ли не рядовым явлением. Невольно задаешься вопросом: неужели после каждой бури Москву придется отстраивать заново? Насколько столица выдержала испытание на прочность, выясняли корреспонденты «МК».
Крыши. Ветром в городе разрушило крыши 243 жилых зданий. На некоторых видео в Сети видно, как буря треплет железную кровлю дома, словно тонкий лист бумаги. Снесло даже часть крыши Сенатского дворца в Кремле.
Как заверил эксперт, грамотно собранную кровлю порывами хоть в 22, хоть в 30 м/с не сдует.
Однако, как рассказали в Мосгортрансе, на их балансе находится около 9 тысяч остановок в Москве. И каждая, по их словам, проходит регулярное санитарно-техническое обслуживание.
Компенсации. Ураган, поднявший в воздух довольно тяжелые конструкции, повредил и фасады жилых домов. Кто-то остался без окон. Смогут ли люди получить компенсацию за поврежденную недвижимость?
В Департаменте ЖКХ нам сказали, что выплаты компенсаций вне зоны их ответственности, и порекомендовали обратиться в мэрию или в префектуру.
В префектуре ЦАО ответили, что особого распоряжения мэрии по вопросу выплаты компенсаций пока нет, однако, если оно поступит, то власти непременно организуют выдачу денег.
Разрушение крыш и других конструкций от ветра
В последнее время климатические факторы становятся все более изменчивыми. Увеличиваются перепады температур, больше осадков выпадает за один раз, сильнее порывы ветра. Сильные грозы и ураганы теперь обычные погодные явления и в условиях умеренного климата. В случае же комбинации неблагоприятных климатических воздействий и открытой местности ветер может являться причиной сильных повреждений и разрушения крыш.
На крыши и другие конструкции оболочек зданий действуют нагрузки от ветра (рис. 1), которые возрастают по мере увеличения его скорости. В настоящее время строительные конструкции, в том числе крыши, рассчитываются исходя из максимальной скорости ветра, равной примерно 100 км/час. Очевидно, эту расчетную скорость пора увеличить.
Ветер воздействует на кровельное покрытие, а в особенности на его верхний слой, за счет:
— давления (подсоса);
— разрежения (отсоса);
— трения;
— комбинации вышеуказанных силовых факторов.
Самым худшим вариантом ветрового воздействия является сочетание отсоса и поддувания воздуха под водоизоляционный ковер, или, иначе говоря, комбинация отрывающей этот ковер силы ветра и парусного эффекта. Методы расчета конструкций на действие ветровых нагрузок должны в настоящее время соответствовать европейским и, разумеется, местным строительным нормам. Конечно, здесь можно привести нормативные методики по расчету кровель на воздействие ветровых нагрузок. Однако в рамках данной статьи поставлена задача разобраться с основными безрасчетными вещами, связанными с ветровыми воздействиями на здания. Ветер способен сорвать с крыши (далее в списке самый опасный вариант указан первым, наименее опасный — последним):
— все элементы, в том числе и несущие конструкции;
— водоизоляционную систему (кровельный ковер, теплоизоляцию, крепежные детали и другие элементы);
— кровельный ковер и элементы покрытия парапетов (в частности, металлические фартуки);
— только дополнительные металлические и иные элементы с поверхности крыши.
Причем в большинстве случаев в полет отправлялись элементы жестяницкой работы (например, парапетные фартуки), которые или не были изначально правильно закреплены, или имели механически нарушенные в ходе эксплуатации соединения, или работали в условиях прогрессирующей коррозии. В том случае, когда водоизоляционное обустройство парапета является самостоятельным, водоизоляция тоже работает самостоятельно и с жестяницкими элементами указанного обустройства не взаимодействует (рис. 2, слева). Значит, при таком решении разрушение изоляции парапетной стенки к разрушению кровельного ковра привести не может. Если же изоляция парапета и кровельное покрытие конструктивно взаимосвязаны, то при разрушении парапетных элементов произойдет и разрушение кровельной гидроизоляции (рис. 2, справа). То же касается места сопряжения водоизоляции с жестяницким обустройством края кровли, когда имеет место наружный водоотвод (рис. 6). Различные варианты разрушений, описанных в этом абзаце, показаны на рис. 3-5 и 7.
Весьма опасен случай, приведенный на рис. 8. Здесь мы видим кровельное покрытие, уложенное на разреженную обрешетку из досок. Такое решение приводит к усилению давления на кровельное покрытие со стороны подкровельного (чердачного) пространства. В результате сложения всех сил, отрывающих водоизоляцию от обрешетки, весьма высока вероятность разрушения кровли. На рис. 11 и 12 показано то опасное состояние, когда кровельная водоизоляция подвергается действию не только ветрового отсоса, но и парусного эффекта. Вышеуказанные явления происходят, если ветер получает возможность дуть под кровлю.
На рис. 13 зафиксировано разрушение силой ветра выступающей наружу конструкции здания. Часто такие конструкции на ветровые воздействия не рассчитываются, но представляется, что соответствующие расчеты все же следует выполнять в обязательном порядке. При ликвидации последствий разрушений кровель необходимо не только заменять поврежденные и разрушенные конструктивные элементы. Следует также непременно проверять, нет ли с виду неповрежденных, но ослабленных деталей. Их, конечно, необходимо ремонтировать или, если это невозможно, заменять. Все показанные в статье разрушения и повреждения произошли при скорости ветра более 120 км/час.
Марек НОВОТНЫ, авторизованный инженер и судебный эксперт в области строительной изоляции и строительной физики
Фото: Л. НОВАК, Я. ЛИНХАРТ. Графика: K. ГОУДОВ. Перевод: В. КОРНЕШКОВ. Использованы материалы компании A.W.A.L. s.r.o. Чешская Республика
Рис. 1. Общая схема ветровых воздействий на здание.
Рис. 2. Схемы воздействия ветра на парапет: в случае фартука, не соединенного с водоизоляцией (рисунок слева); в случае фартука, соединенного с водоизоляцией через специальный угловой изоляционный элемент.
Рис. 3. Фото разрушенной конструкции парапета вследствие комбинации ветрового отсоса и давления.
Рис. 4. Фото оторванного кровельного покрытия; разрушены также и элементы жестяницкого обустройства парапета, в результате чего и произошел отрыв водоизоляции.
Рис. 5. Фото оторванной водоизоляции; в этом случае процесс ее отрыва тоже (см. рис. 4) начался после разрушения жестяницких элементов парапета.
Рис. 6. Схема разрушения кровли у жестяницкого элемента (фартука) ее края в месте его соединения с кровельным ковром.
Рис. 7. Фото последствий реализации схемы разрушения, показанной на рис. 6.
Рис. 8. Схема силовых воздействий на кровельную водоизоляцию, когда не обеспечена воздухонепроницаемость несущей конструкции крыши.
Рис. 11. Фото вздутия кровельного ковра.
Рис. 12. Фото волн на кровельном ковре; он готов взлететь.
Рис. 13. Фото разрушения выступающей конструкции силой ветра.
Подготовил к печати Дмитрий ЖУКОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 46 за 2007 год в рубрике материалы и технологии