Расчет кровельного ковра на ветровые нагрузки

Е.1 Условия расчета кровельного ковра на ветровые нагрузки зависят от способа его укладки (рисунок Е.1), к которым относятся сплошная приклейка всех слоев ковра; частичная (точечная или полосовая 25 – 35 %-ная) наклейка; механическое крепление нижнего слоя ковра в местах нахлесток полотнищ рулонного материала и свободная укладка ковра с пригрузом.

 

1 – теплоизоляция; 2 – сплошная приклейка; 3 – ковер; 4 – выравнивающая стяжка; 5 – частичная приклейка ковра; 6 – свободно уложенный ковер; 7 – разделительный слой; 8 и 9 – пригруз из гравия или бетонных плиток (монолитный цементно-песчаный раствор, асфальтобетон); 10 – механически закрепленный ковер; 11 – крепежный элемент с шайбой; 12 – приклейка (сварка) продольных кромок рулонных материалов; 13 – профнастил; 14 – сборная стяжка

 

Рисунок Е.1 – Способы укладки кровельного ковра

 

 

Е.2 Самым надежным способом крепления кровельного ковра является сплошная приклейка его по всей поверхности плотного (малопористого) основания под кровлю (например, из асфальтобетона, цементно-песчаного раствора или бетона). Однако и в этом случае ветровая нагрузка W, Н/м2, не должна превышать величины адгезии кровельного ковра к основанию под кровлю и между слоями Q а, Н/м2, т.е. должно выполняться условие

W < Qа. (Е.1)

 

Если при наклейке кровельного материала на волокнистое основание отрыв происходит по волокнистому материалу (когезионный разрыв), то ветровая нагрузка в этом случае не должна быть больше прочности волокнистого материала на растяжение Рр, Н/м2

W < Рр. (Е.2)

 

Е.3 При точечной или полосовой 25 – 35 %-ной наклейке должны соблюдаться следующие условия:

 

W Qа

25, т.е. W < 0,25Q; (Е.3)

а

100

25

W Рр 100, т.е. W < 0,25Рр. (Е.4)

Е.4 При свободной укладке кровельного ковра (с проклейкой швов) с пригрузом, последний выбирают таким, чтобы его вес Р п, Н/м2, превышал величину ветровой нагрузки

Е.5 Расчет шага крепежных элементов в механически закрепленной однослойной кровле. Рассмотрим карнизный участок покрытия (крыши), над кровельным ковром которого создается отрицательное давление, т.е. подъемная сила (СП 20.13330), приводящая к деформированию ковра. Обозначим ширину полотнищ рулонного материала через b, расстояние между крепежными элементами через l k, а высоту подъема кровельного ковра – через h (рисунок Е.2). Приняв кровельный ковер в сечении в виде нити шириной 5 см, закрепленной а)     б) в)         Рисунок Е.2 – План участка кровельного ковра (а) и схема   распределенной ветровой нагрузкой q (рисунок Е.3), получим, что продольное усилие N состоит из распора     (б и в)

W < Рп. (Е.5)

 

 

по концам и нагруженной

деформирования ковра

 

Н (горизонтальная составляющая) и поперечной силы Q (вертикальная составляющая)

и равна

N H 2 Q 2.

(Е.6)

Подъемная сила ветра стремится выдернуть крайнее полотнище из-под крепежных элементов в точках К и М (рисунок Е.3) и соседнее полотнище в точке L, а также сдвинуть по приклеенной нахлестке соседнее полотнище в точке М. Кроме того, во всех точках крепления полотнищ рулонного материала действует выдергивающая крепежный элемент сила.

 

Продолжение приложения Е

 

 

Рисунок Е.3 – Схема деформирования ковра механически закрепленного ковра

 

 

Для построения линии подъема нити используется правило построения эпюры моментов для балки. В любом сечении С

h M c, (Е.7)

Уc

где М с – балочный момент в сечении С;

У с – ордината кривой равновесия нити в сечении С.

Горизонтальную составляющую определяем по формуле

 

 

 

где D

 

 

в

Мq d x

о

 

H

 

2 q b 2

b q

3 8

3 b D

4 h

q 2 b 3

, (Е.8)

 

 

– характеристика нагрузки.

Тогда

 

 

3 b q 2 b 3

H 12

 

q b 2

;

 

(Е.9)

4 h 8 h

 

 

Q 0,5 q b.

(Е.10)

 

При ширине кровельных рулонных материалов b = 1 м, q = W, тогда

 

H W; (Е.11)

8 h

Q 0,5 W.

(Е.12)

 

Высоту подъема кривой равновесия нити можно найти из прямоугольного треугольника КОС (рисунок Е.3), приняв КС = КО + l, где КО = 0,5 м, а l – удлинение рулонного материала при нагревании в летний период, равное 0,01 м, исходя из нормируемого показателя относительного удлинения – 2 % (ГОСТ 30547).

 

 

вид:

Тогда h

0, 512

0, 52

0, 1

м, а формулы (Е.6) и (Е.11) примут следующий

 

 

W

H

8 · 0,1

1,25 W;

(Е.13)

 

N (1,25 W)2

 

(0,5 W)2

 

1,35 W.

 

(Е.14)

Величина нагрузки, действующей на кровельный ковер и на крепежный элемент на базе lk (рисунок Е.2) и равной произведению продольного усилия N в гибкой полоске (нити) на lk, должна быть не более прочности ковра F кр (Н/5 см), то есть должно выполняться условие N к lk ≤ F кр, тогда

l F кр

k N

F кр.

1,35 W

 

(Е.15)

 

 

 

Рисунок Е.4 – Зависимость шага крепежных элементов от продольного усилия в материале кровельного ковра и его прочности

На рисунке Е.4 приведены графики зависимости шага крепежных элементов от величины продольного усилия в материале однослойного кровельного ковра, полученные по формуле (Е.15): зная прочность кровельного материала и ветровую нагрузку в районе строительства, можно определить шаг крепежных элементов.

У крепежного элемента в точке М (рисунок Е.5) при воздействии ветра происходят следующие процессы: усилие Н с одной стороны сдвигает полоску, как механически закрепленного материала по основанию под кровлю, с другой стороны, тоже сдвигает, но уже как склеенного в нахлестке на ширину 100 мм, а поперечная сила Q м выдергивает крепеж. Поэтому для проверки

 

 

Рисунок Е.5 – Силы, действующие в точке М

шага крепежных элементов необходимо знать не только ветровую нагрузку на крепежный элемент и его прочность Q м на выдергивание, но и показатели кровельного рулонного материала при вышеуказанных воздействиях: прочность при закреплении гвоздем Н гв, склейки нахлестки Н ск и прочность при продольном растяжении F кр.

 

 

Окончание приложения Е

 

По самому слабому показателю можно уточнять расстояние между крепежами либо заменять рулонный материал другими с лучшими показателями. Если по расчету крепеж не выдерживает ветровую нагрузку, его также меняют на другой или уменьшают расстояние между ними.

Е.6 Величина ветровой нагрузки не одинакова на разных участках кровли; это учитывается разными величинами аэродинамического коэффициента с, приведенными в СП 20.13330.

Для плоской кровли с парапетом и скатной кровли рекомендуется следующая схема распределения коэффициента с (рисунок Е.6):

 

 

1 – центральная зона (с = 1,0); 2 – краевая зона (с = 2,0) и 3 – угловая зона (с = 2,5)

Для кровли с уклоном более 6 о (11 %) для угловой зоны с = 3,0

 

Рисунок Е.6 – Зоны аэродинамического коэффициента с на кровле с парапетом

Н – высота здания; b – ширина здания; l – длина здания.

 

П р и м е ч а н и е – Значение без скобок – для здания, у которого Н b /3; значения в скобках – для здания, у которого Н ≤ b /3.

 

Приложение Ж

(рекомендуемое)

 

Примеры решения деталей кровли из рулонных и мастичных материалов

 

 

1 – железобетонная плита; 2 – основной водоизоляционный ковер из битумных и битумно-полимерных материалов; 3 – дополнительные слои ковра; 4 – костыль (полоса 4 40 мм); 5 – защитный фартук;

6 – бортик из цементно-песчаного раствора; 7 – опора из легкого бетона; 8 – местное понижение

воронки; 9 – хомут; 10 – стекловата; 11 – стена; 12 – колпак водоприемной воронки; 13 – ограждение;

14 – патрубок с фланцем; 15 – герметизирующая мастика; 16 – уплотнитель; 17 – деревянный вкладыш;

18 – теплоизоляция; 19 – разделительный слой

Рисунок Ж.1 – Воронка у примыкания кровли к парапету

 

1 – прогон; 2 – несущий профилированный настил; 3 – пароизоляция; 4 – теплоизоляция; 5 – сборная стяжка из 2 слоев ЦСП; 6 – дополнительный слой водоизоляционного ковра (усиление ендовы); 7 – фланец воронки из битумно-полимерного материала или ПВХ-пленки; 8 – основной слой водоизоляционного ковра из битумных и битумно-полимерных материалов; 9 – герметизирующая мастика; 10 – листвоулавливающая решетка воронки; 11 – защитный слой; 12 – утепление обогреваемой воронки; 13 – водоприемная воронка; 14 – электрокабель обогрева воронки; 15 – утепление стояка; 16 –

водоотводящий стояк

Рисунок Ж.2 – Воронка на покрытии с несущими профилированными листами

 

 

Продолжение приложения Ж

 

1 – железобетонная плита; 2 – разуклонка из цементно-песчаного раствора; 3 – дополнительный слой водоизоляционного ковра (усиление ендовы); 4 – основной слой водоизоляционного ковра из битумных и битумно-полимерных материалов; 5 – теплоизоляция из экструдированных пенополистирольных плит;

6 – разделительный слой (геотекстиль); 7 – дренажый слой; 8 – фильтрующий слой; 9 – почвенный слой;

10 – растительный слой; 11 – бортовой камень; 12 – утепление стояка; 13 – водосточная воронка с

фланцем; 14 – дренажное кольцо воронки; 15 – герметизирующая мастика; 16 – трап воронки; 17 –

утепление воронки; 18 – гравийная засыпка вокруг воронки

 

Рисунок Ж.3 – Воронка на инверсионном покрытии

 

1 – железобетонная плита; 2 – пароизоляция; 3 – теплоизоляция; 4 – цементно-песчаная стяжка; 5 – ос- новной водоизоляционный ковер из битумных и битумно-полимерных материалов; 6 – дополнительный водоизоляционный слой; 7 – защитный слой; 8 – бортик из цементно-песчаного раствора; 9 – стальной компенсатор; 10 – костыль (полоса 4 40 мм); 11 – защитный фартук из оцинкованной кровельной стали;

12 – деревянный брусок антисептированный и антипирированный; 13 – штукатурка; 14 – минеральная вата; 15 – разделительный слой; 16 – полиэтиленовая пленка; 17 – кладка из многощелевого или поризованного кирпича; 18 – лента для деформационного шва; 19 – приклейка по кромкам

 

Рисунок Ж.4 – Деформационный шов

 

Продолжение приложения Ж

 

а)

 

 

б)

 

а – с герметизацией мастикой; б – с устройством бортиков из раствора; 1 – сборная железобетонная панель; 2 – пароизоляция; 3 – теплоизоляция; 4 – выравнивающая стяжка; 5 – бортик из цементно- песчаного раствора; 6 – основной водоизоляционный ковер из битумных и битумно-полимерных материалов; 7 – дополнительные слои водоизоляционного ковра; 8 – защитный слой (крупнозернистая посыпка); 9 – хомут; 10 – рамка из стального уголка; 11 – зонт из оцинкованной стали; 12 – патрубок с фланцем; 13 – труба; 14 – герметизирующая мастика; 15 – стекловата; 16 – разделительный слой

 

Рисунок Ж.5 – Пропуск трубы через покрытие с традиционной кровлей

 

Продолжение приложения Ж

 

1 – основной слой водоизоляционного ковра из ПВХ- или ТПО-мембраны; 2 – двухсторонняя самоклеющаяся лента для фиксации пароизоляции; 3 – телескопический крепеж; 4 – дополнительный слой водоизоляционного ковра из ПВХ- или ТПО-мембраны; 5 – металлический профиль из оцинкованной стали толщиной 2 мм; 6 – стена зенитного фонаря из стали; 7 – негорючий плитный утеплитель; 8 – уплотнитель; 9 – защитная рама; 10 – купол зенитного фонаря; 11 – дополнительный сварной шов шириной 20 мм; 12 – крепежный элемент; 13 – сварной шов шириной 30 мм; 14 – плитный утеплитель; 15 – ЭПДМ прокладка; 16 – защитный металлический фартук; 17 – несущая железобетонная

плита; 18 – несущий профнастил; 19 – прогон

 

Рисунок Ж.6 – Примыкание кровли к зенитному фонарю

 

1 – труба; 2 – термостойкий силиконовый герметик; 3 – обжимной хомут; 4 – зонт; 5 – металлическая гильза; 6 – сжимаемый негорючий утеплитель; 7 – двухсторонняя клейкая лента для фиксации пароизоляции;

8 – дополнительный слой водоизоляционного ковра из ПВХ- или ТПО-мембраны; 9 – сварной шов шириной 30 мм; 10 – основной слой водоизоляционного ковра из ПВХ- или ТПО-мембраны; 11 – теплоизоляция;

12 – несущая железобетонная плита; 13 – пароизоляция; 14 – телескопический крепеж; 15 – строительная пена; 16 – дополнительный сварной шов шириной

20 мм

 

Рисунок Ж.7 – Примыкание кровли к

«горячей» трубе

 

 

Продолжение приложения Ж

 

 

1 – плитный утеплитель; 2 – основной водоизоляционный ковер из ПВХ- или ТПО-мембраны; 3 – сварной шов шириной 30 мм; 4 – дополнительный слой водоизоляционного ковра из ПВХ- или ТПО- мембраны; 5 – защитный слой из геотекстиля плотностью не менее 350 г/м2; 6 – влагостойкая

антисептированная фанера толщиной 12 мм; 7 – пароизоляция; 8 – несущий профнастил

 

Рисунок Ж.8 – Ходовая дорожка

 

 

 

1 – основной слой водоизоляционного ковра из ПВХ- или ТПО-мембраны; 2 – теплоизоляция; 3 – свар- ной шов шириной 30 мм; 4 – телескопический крепеж; 5 – дополнительный слой водоизоляционного ковра из ПВХ- или ТПО-мембраны; 6 – металлическая прижимная рейка; 7 – крепежный элемент; 8 – герметик; 9 – дополнительный сварной шов шириной 20 мм; 10 – несущая стена; 11 – двухсторонняя самоклеющаяся лента для фиксации пароизоляции; 12 – пароизоляция; 13 – выравнивающая затирка из

цементно-песчаного раствора; 14 – несущая железобетонная плита; 15 – штукатурный слой

 

Рисунок Ж.9 – Примыкание кровли к стене

 

Окончание приложения Ж

 

1 – основной слой водоизоляционного ковра из ПВХ- или ТПО-мембраны; 2 – сварной шов шириной 30 мм; 3 – дополнительный сварной шов шириной 20 мм; 4 – крепежный элемент; 5 – слив через парапет; 6 – дополнительный слой водоизоляционного ковра из ПВХ- или ТПО-мембраны;

7 – металлическая прижимная рейка;

8 – герметик; 9 – штукатурный слой;

10 – местное понижение у воронки;

11 – теплоизоляция; 12 – несущая

железобетонная плита; 13 –

выравнивающий слой из цементно-

песчаного раствора; 14 –

пароизоляция; 15 – телескопический

крепеж; 16 – двухсторонняя клейкая

лента для фиксации пароизоляции;

17 – наружная стена; 18 –

водосборный бак; 19 – хомут; 20 –

водосточная труба

 

Рисунок Ж.10 – Примыкание кровли к сливу через парапет

 

1 – основной слой водоизоляционного ковра из ПВХ- или ТПО-мембраны; 2 – теплоизоляция; 3 – сварной шов шириной

30 мм; 4 – телескопический крепеж; 5 – крепежный элемент; 6 – перелив через парапет; 7 – дополнительный слой водоизоляционного ковра из ПВХ- или ТПО-мембраны; 8 – металлическая прижимная рейка; 9 – герметик; 10 – штукатурный слой; 11 – дополнительный сварной шов шириной 20 мм; 12 – наружный стена;

13 – двухсторонняя клейкая лента для фиксации пароизоляции; 14 – пароизоляция; 15 – выравнивающий слой из цементно-песчаного раствора; 16 – несущая железобетонная плита; 17 – водосборный бак; 18 – хомут; 19 – водосточная труба

 

 

Рисунок Ж.11 – Примыкание кровли к аварийному переливу через парапет

 

Приложение З

(рекомендуемое)