Расчет ветровых и снеговых нагрузок для тентовых ангаров

Строительство тентовых сооружений требует тщательных расчетов. При проектировании овощехранилищ, зернохранилищ, складов любого назначения, производственных цехов, подсобных помещений и других ангаров обязательно учитываются снеговые и ветровые нагрузки. Это давление ветра и снега, которое оказывается на несущие конструкции зданий. Их учет производится в целях повышения безопасности, поскольку сильные порывы и накапливающиеся снежные массы способны привести к обрушению каркаса здания, что влечет не только финансовые потери, но и угрозу здоровью и жизни персонала или иных находящихся в ангаре людей.

Объем выпадающих осадков и ветровое давление отличаются разных областях страны. При расчете этих атмосферных воздействий учитываются климатические особенности конкретного региона, полученные путем многолетних наблюдений, а также специальные формулы с коэффициентами. Снеговые нагрузки для быстровозводимого тентового сооружения вычисляются по СНиП 2.01.07-85. Этот документ считается обязательным. Также учитываются рекомендации другого нормирующего документа — СП 20.13330.2016.

При проведении расчетов во время проектирования для достижения требуемого уровня безопасности и прочности конструкции рекомендуется считать оба вида нагрузок по отдельности, а затем учесть их одновременное воздействие. Для этого полученные результаты суммируются.

Расчет ветровой нагрузки

Движение воздушных масс непредсказуемо, поэтому лучше предусмотреть запас прочности, чтобы ангар выдержал случайную бурю. Воздействие ветровых нагрузок влияет на постройку целиком, начиная от стен и кровли, и заканчивая основанием. На то, как сильно воздушный порыв надавит на конструкцию, влияет и положение крыши. Чем круче скат, тем больше давление. Однако пологие кровли тоже подвергаются воздействию — ветер становится подъемной силой, способной сорвать и унести покрытие. Это повышает важность точных расчетов.

Для определения ветровой нагрузки на конструкцию ангара используется карта, которая разделяет страну на восемь регионов, отличающихся силой ветров. Каждому номеру региона соответствует нормальное значение искомого показателя.

Чтобы получить более точную характеристику ветровой нагрузки, учитывается высотный коэффициент — высотность сооружения. Для этого используется формула:

W=Wo×k, где:

W — искомая величина;

Wo — табличное региональное значение;

k — справочный коэффициент, зависящий от вида территории и высотности постройки. Он задается в табличном виде:

Буквами обозначаются регионы:

• А — открытые пространства — берега крупных водоемов, а также пустынные, степные, лесостепные регионы и тундра;
• В — города, леса и другие типы местностей, имеющие препятствия выше 10 м;
• С — урбанистические районы с высотками от 25 м.

При этом типы местности могут разниться в зависимости от направления ветра.

Расчет снеговой нагрузки

Осадки, особенно зимой — одна из главных угроз для быстровозводимых зданий. Они способны промять купол, разрушить несущие конструкции, принеся непоправимый урон оборудованию, тепличным посадкам или товарам, если ангар используется как склад. Есть риск получения травм у персонала.

Учет снеговых нагрузок проводится по схожему принципу. Россия делится на восемь регионов, каждый из которых имеет свое значение.

Давление снежной массы на квадратный метр крыши (S) рассчитывается так:

S=Sg×. Здесь:

Sg — табличное значение, соответствующее региону;

µ — коэффициент, отображающий то, как изменяется снеговая нагрузка при разном положении крыши. При наклоне от 0-25 градусов он становится равным 1, при 26-60 градусах — 0,7. Если он выше 60 градусов, этот коэффициент не применяется.

Также важно учитывать консистенцию снежной массы. Сухой снег легче, его усредненный вес — 100 кг/м³, влажный же тяжелеет до 300 кг/м³.

Технология каркасно-тентового строительства способствует уменьшению влияния осадков на прочность конструкции. На покатых крышах, характерных для ангаров, снежные шапки практически не задерживаются. Надежность возрастает и благодаря плотности тентового укрывающего материала. Однако запасом прочности нельзя пренебрегать.

Пример расчета ветровой и снеговой нагрузки

Чтобы лучше разобраться, как считать ветровую нагрузку, рассмотрим пример Московской области. Предположим, что ангар находится в Москве. Это городская территория. Возьмем высота постройки, равную 20 м, кровельный уклон — 35°.

Расчет ведется последовательности:

1. Вспоминаем формулу W=Wo×k.
2. Находим по карте или таблице, что Москва относится к региону I, значит, Wo для нее равна 23 кгс/м².
3. Поскольку ангар имеет высоту 20 м и находится в городской застройке, коэффициент k по таблице равен 0,85.
4. Считаем: 23×0,85 = 19,55 кгс/м³.

Аналогично со снеговыми нагрузками. Перед тем как рассчитать ее для Москвы, определим угол наклона кровли. Для примера возьмем 35 градусов. Последовательность вычислений:

1. Вспомним формулу: S=Sg×µ.
2. По карте или таблице ищем Москву и видим, что она входит в снеговой регион III, а значит, Sg равно 150 для нормативных нагрузок и 210 для расчетных.
3. Для ската в 35° коэффициент µ равен 0,7.
4. По табличным данным вычисляем нормативную нагрузку: 150×0,7=105 кгс/м² и расчетную: 210×0,7=147 кгс/м².

Также помним, что для достижения наибольшей безопасности лучше учитывать влияние и воздуха, и снега.

Санитарные нормы делят ветровую и снеговую нагрузку на две разновидности — нормативную и расчетную.

Первой, нормативной, называется максимальная нагрузка, при которой сохраняется нормальное использование здания до деформации. Это предельное значение, при котором не прогибаются балки, не провисает и не разрывается тент.

Вторая, расчетная нагрузка выше нормативной. Она получается путем перемножения нормативного значения на коэффициент нагрузочной надежности. Такая поправка делается, чтобы учесть экстренные случаи, например, ураганы или нетипичное увеличение осадков. Так, для снеговой нагрузки этот коэффициент равен 1,4, то есть он увеличивает нормативную на 40%.

Расчетная нагрузка рассчитывается по первому предельному состоянию, то есть на прочность. Обычно в утилитах и онлайн-формах для вычислений используется именно этот тип значения.

При проектировании каркасно-тентовых ангаров важно помнить, что значения ветровых и снеговых нагрузок в зонах на карте сильно усреднены. Расчет также осложняется тем, что, в отличие от капитальных зданий, тент в быстровозводимых ангарах может провиснуть, а каркасные балки прогнуться. Чтобы избежать связанных с этим негативных последствий рекомендуется закладывать больший запас прочности, учитывать нагрузки, превышающие те, которые характерны для данного региона.

Поскольку Россия богата местами, в которых случаются кратковременные, но разрушительные ураганы, то небольшого запаса прочности может не хватить. Для определения оптимальных параметров при расчетах рекомендуется исследовать климатическую историю последних лет конкретно той точки, в которой планируется строительство ангара.

Однако ни усиление каркаса, ни укладка современных композитных материалов не поможет, если вовремя не очищать купол ангара от снега. Обычно чистка не требует больше 10-30 минут, но благодаря ей здание прослужит дольше и появится возможность оптимизировать затраты на строительство.

Другой способ избежать скопления тяжелых снежных масс — укладывать термокровлю или пневмокровлю. Благодаря этому снег или тает, не задерживаясь, или вовсе не может скопиться на крыше.

Главное — не допускать скопления снега толщиной выше 30 см и правильно рассчитывать максимальные нагрузки, чтобы ангар служит долгие годы вне зависимости от погоды.