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)

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)

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.