Крыша обычного дома площадью чуть больше 60 квадратов несёт на себе снег весом больше 10 тонн, а дом попроще, 12 на 8 метров, - почти 22 тонны. Это не страшилка, а результат обычного инженерного расчёта по нормативам. Баня обычно меньше дома, но стропила под неё сплошь и рядом ставят на глазок, без всякого расчёта, - и снеговая нагрузка на крышу бани от этого меньше не становится. Сентябрь - последний спокойный месяц, чтобы подняться на крышу и понять, выдержит ли она зиму. После первого снега смотреть уже поздно: трещины, провисания и слабые узлы надёжно спрячутся под сугробом.
Зачем считать нагрузку для бани
Расчёт снеговой нагрузки на крышу нужен не только для сечения стропил. Он входит в общий вес здания, а от этого веса зависит тип фундамента - для лёгкой бани на винтовых сваях или блоках это не второстепенная цифра. Несущая способность самой кровли тоже разная: у металлической кровли она выше, а у шифера или керамической плитки - ниже, так что запас прочности у бани, крытой дешёвым шифером на редкой обрешётке, меньше, чем кажется на глаз. Дополнительно держат конструкцию рёбра жёсткости и подкосы - в дощатой или каркасной бане их роль часто недооценивают.
Сентябрь в этом смысле не случайный месяц: пока не пошли затяжные дожди, кровлю принято осматривать и ремонтировать в любом случае - самое время заодно прикинуть, какой вес она должна держать зимой, а не только заделать протечки.
Формула, по которой считают снеговую нагрузку
Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию кровли считают по формуле:
S0 = Ce × Ct × μ × Sg
Sg - вес снегового покрова на 1 м² земли в вашем районе, его берут по карте районирования. Ce - коэффициент, который учитывает снос снега ветром. Ct - термический коэффициент. μ - коэффициент перехода от веса снега на земле к нагрузке на конкретную крышу: он зависит от формы кровли и угла ската и обычно даёт наибольший разброс в итоговой цифре.
Дальше нормативное значение переводят в расчётное:
S = S0 × γf
Коэффициент надёжности по снеговой нагрузке γf = 1,4 - на эту цифру запас берут при проверке конструкции на прочность (СП 20.13330). Если считают не прочность, а прогиб - способна ли крыша просто не провиснуть под весом, - берут γf = 1,0, без запаса.
Важная деталь: нагрузку считают на 1 м² горизонтальной проекции кровли, а не на 1 м² реального ската. Это упрощает дальнейший расчёт стропил, прогонов и балок, которые в основном работают в вертикальной плоскости. И ещё один практический момент - у норматива СП 20.13330 есть версии 2011 и 2016 года, и карты снеговых районов в них отличаются. Цифру для своего района лучше сверить по актуальной карте или у проектировщика, а не брать первую попавшуюся таблицу из интернета.
Угол ската решает почти всё
Коэффициент μ, отвечающий за форму и угол крыши, устроен так:
| Угол ската | Коэффициент μ | Что это значит для крыши |
|---|---|---|
| 0-30° | 1,0 | снег держится почти как на плоской крыше |
| 30-60° | 0,033 × (60 - угол) | чем круче скат, тем меньше снега остаётся |
| 60° и больше | 0 | снег не задерживается, зато растёт ветровая нагрузка |
При угле 45° коэффициент получается около 0,5 - крыша держит примерно вдвое меньше расчётного веса снега, чем плоская. Но у классической двускатной бани угол ската обычно 20-35°, а на таких уклонах снег всё ещё остаётся почти весь - коэффициент близок к единице.
Ноль на крутых скатах не значит, что про снег можно не думать вообще. Такой уклон на бане редкость сам по себе. А при угле от 20° и выше, если на крыше стоят снегозадержатели, коэффициент μ принимают равным 0,8, а не нулю: устройства специально держат снег, чтобы он сходил порциями, а не лавиной на дорожку или крыльцо. Нормативы вообще не советуют делать кровлю совсем без уклона даже для подсобных построек - минимум 2° нужен, просто чтобы с крыши стекала вода.
Сколько это в килограммах: два реальных расчёта
Для Подмосковья и Санкт-Петербурга действует третий снеговой район, нормативный вес снега на землю Sg там - 180 кг/м². Вот как это выглядит на конкретном доме: двускатная крыша площадью 60 м², угол ската 35°.
- 60 м² × 180 кг/м² = 10 800 кг - вес снега, если бы крыша была плоской.
- 10 800 кг × 0,7 (поправка на угол 35°) = 7 560 кг.
- 7 560 кг × 1,4 (коэффициент надёжности) = 10 584 кг.
Итог - больше 10 тонн снега на крыше дома среднего размера. Второй пример ещё нагляднее: дом 12 на 8 метров, двускатная крыша, угол ската 45°. Полная нагрузка на всю крышу в этом расчёте - 21 517 кг, то есть почти 22 тонны на крыше сравнительно небольшого дома.
Это расчёт снеговой нагрузки на крышу дома, но баня подчиняется той же физике, просто с меньшей площадью кровли. А иногда и без скидки на площадь: у бани часто более тонкие стропила и больший шаг обрешётки, чем в доме, который строили по проекту, - запас прочности изначально меньше.
Есть и ещё один момент, из-за которого сейчас, в начале осени, крыша выдерживает больше, чем в феврале при той же толщине сугроба. Свежевыпавший пушистый снег весит около 100 кг/м³. А слежавшийся, не раз подтаявший и снова замёрзший снег к концу зимы уплотняется до 350-400 кг/м³. Расчётную нагрузку в проекте закладывают с запасом на такое уплотнение, но если стропила и так на пределе, тяжёлая обледеневшая зима рано или поздно случается - и тогда сразу видно, хватило ли заложенного запаса.
Где на крыше скапливается лишний снег
На крышах сложной формы расчёт по одной средней цифре не годится - его ведут для самого пологого участка, где снега скапливается больше всего. Отдельная история - перепады высот: в ендовах, у парапетов, в месте примыкания пристройки к основной крыше образуется так называемый снеговой мешок. Ветер наметает туда снег плотнее, чем на открытом скате, и коэффициент μ для такого участка может доходить до 3 вместо привычной единицы.
Порог, после которого перепад высот начинает влиять на нагрузку, считают по высоте: если препятствие (парапет, стена примыкающей части) выше половины нормативного значения Sg, выраженного в кПа, мешок нужно учитывать отдельно. На практике это означает: под такими зонами шаг стропил или обрешётки делают чаще, а иногда ставят дополнительные опорные стойки - усиливать всю крышу целиком ради одного проблемного участка не нужно, но и пропускать его нельзя.
У бани такие места - переход крыши в крышу пристроенной веранды или предбанника, невысокий парапет вокруг почти плоской кровли модульной бытовки. Там незаметно копится снег тяжелее того, что заложен в расчёте для открытого ската.
Что делать с крышей бани до снега
Пока крыша открыта и на ней ничего нет, есть смысл пройтись по ней с конкретным списком:
- осмотреть стропила на трещины, следы гнили и провисание, особенно в местах врезки и в узлах примыкания к стенам;
- отдельно проверить зоны с перепадом высоты - у парапетов, ендов, в месте стыка с пристройкой, где скапливается снеговой мешок;
- если на скатах круче 20° нет снегозадержателей - поставить, чтобы снег сходил постепенно, а не лавиной;
- по карнизам в снежных районах проложить греющий кабель - он топит наледь и снимает часть веса и нагрузку на водосток, пока снег ещё не слежался.
Если баню строили давно и без проекта, по одной толщине стропил на глазок, точную цифру нагрузки самостоятельно не посчитать - слишком много переменных: угол ската, район, материал кровли, реальный шаг стропил. В таких случаях один раз свериться с проектировщиком дешевле, чем гадать всю зиму, выдержит крыша следующий снегопад или нет. Мы в бригаде закладываем снеговую нагрузку под конкретный участок и регион ещё на этапе проекта бани, а не когда она уже стоит под снегом - если хотите, посмотрите, как мы проектируем и усиливаем крыши бань под конкретный случай и бюджет.
Частые вопросы
Можно ли баню-бочку или бытовку с почти плоской крышей просто оставить как есть на зиму?
Лучше не рассчитывать на "само сойдёт". Плоская кровля хорошо защищена от ветра, но удерживает на себе практически весь выпавший снег, поэтому в снежных районах её отдельно не рекомендуют делать вообще. Для бочки и бытовки это значит то же самое: уклон и запас прочности кровли считают так же, как для дома, а не оставляют такими, какими их сделал завод-изготовитель.
Поможет ли просто сделать стропила толще, не считая нагрузку?
Не обязательно там, где нужно. Без расчёта неясно, где на крыше скапливается больше снега, чем в среднем по скату, а лишний вес обычно ложится не равномерно, а в одной-двух точках. Там нужен не более толстый брус по всей площади, а более частый шаг стропил или дополнительная стойка в этой зоне. Лишний материал в одном месте не спасает крышу там, где её не хватает.
Как понять, что стропила уже не справляются, до того как крыша провиснет?
Пока баня новая, на глаз это почти не видно: прогиб стропил, трещины в узлах врезки, скрип конструкции под весом снега обычно нарастают постепенно, за несколько зим. Настораживать должно другое - если стропила ставили без проекта, по образцу соседской бани, а сама баня стоит в районе с высокой снеговой нагрузкой, проверять состояние крыши стоит каждую осень, не дожидаясь первых видимых следов.
Если регулярно чистить снег с крыши бани, можно ли не думать о нагрузке?
Отчасти, но это не замена расчёту. Базовая формула нагрузки не учитывает регулярную снегоочистку - такой запас закладывают сверх нормы, а не вместо неё. А если крыша изначально не рассчитана и обледеневший снег на ней всё равно начнёт сходить сам, он может повредить не только кровельное покрытие, но и карниз с водосточной системой - так что чистка помогает только вместе с исправной конструкцией.
Если баня простояла спокойную зиму без проблем, значит ли это, что нагрузка ей не грозит?
Нет. Даже правильно рассчитанная крыша выдерживает нормативную нагрузку для своего района, а не любой мыслимый снегопад. В аномально снежную зиму реального снега может выпасть больше расчётной нормы, и крыша, которая годами стояла спокойно, окажется под угрозой. Один тихий сезон ничего не гарантирует на следующий.