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 , Н/м , не должна превышать величины адгезии кровельного ковра к основанию под кровлю и между слоями , Н/м , т.е. должно выполняться условие

. (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 , Н/м

. (E.2)

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

, т.е. ; (Е.3)

, т.е. . (E.4)

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

. (E.5)

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 , расстояние между крепежными элементами через , а высоту подъема кровельного ковра - через (рисунок Е.2).

Рисунок Е.2 - План участка кровельного ковра (а) и схема деформирования ковра (б и в)

Приняв кровельный ковер в сечении в виде нити шириной 5 см, закрепленной по концам и нагруженной распределенной ветровой нагрузкой (рисунок Е.3), получим, что продольное усилие состоит из распора (горизонтальная составляющая) и поперечной силы (вертикальная составляющая) и равна

. (Е.6)

Рисунок Е.3 - Схема деформирования ковра механически закрепленного ковра

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

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

, (E.7)

где - балочный момент в сечении ;

- ордината кривой равновесия нити в сечении .

Горизонтальную составляющую определяем по формуле

, (Е.8)

где - характеристика нагрузки.

Тогда

; (Е.9)

. (Е.10)

При ширине кровельных рулонных материалов 1 м, , тогда

; (Е.11)

. (E.12)

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

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

; (E.13)

. (E.14)

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

. (Е.15)

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.

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

У крепежного элемента в точке М (рисунок Е.5) при воздействии ветра происходят следующие процессы: усилие 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 выдергивает крепеж. Поэтому для проверки шага крепежных элементов необходимо знать не только ветровую нагрузку на крепежный элемент и его прочность на выдергивание, но и показатели кровельного рулонного материала при вышеуказанных воздействиях: прочность при закреплении гвоздем , склейки нахлестки и прочность при продольном растяжении .

Рисунок Е.5 - Силы, действующие в точке М

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 , приведенными в СП 20.13330.