Калькулятор Снеговой Нагрузки

Снеговая нагрузка на кровлю: расчёт по ASCE 7 и что об этом говорит СП 20

Инструмент считает снеговую нагрузку по американскому ASCE/SEI 7-22, глава 7 и IBC §1608: берёт вес снегового покрова на земле pg, применяет коэффициенты условий и уклона и выдаёт нагрузку на квадратный фут плюс суммарное усилие на несущую конструкцию. Это предпроектная прикидка по американской модели, а не расчёт по российским нормам.

Российский норматив — СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия», раздел 10. Он устроен иначе: другая карта, другие коэффициенты, другой переход к расчётным значениям.

Снеговые районы против точечной карты pg

В США pg — точечное значение с карты с обеспеченностью 2% в год (период повторяемости 50 лет), в фунтах на квадратный фут (psf). В России территория разбита на восемь снеговых районов по карте 1 приложения Ж, и каждому району соответствует одно значение Sg.

Москва, Санкт-Петербург, Казань и Екатеринбург обычно попадают в III район, Новосибирск — в IV, Краснодар и Ростов-на-Дону — во II, Камчатка и Сахалин — в VII–VIII. Район определяют по карте, а не по названию города: границы проходят и внутри одного субъекта.

Главное расхождение: множитель 0,7

Формула ASCE 7 для кровли:

pf   = 0,7 x Ce x Ct x Is x pg      плоская кровля
ps   = Cs x pf                      поправка на уклон
итог = max(ps, pm)                  pm - минимум для малых уклонов

Формула СП 20.13330.2016, п. 10.1:

S0 = ce x ct x m x Sg               нормативное значение
S  = S0 x 1,4                       расчётное значение, gf = 1,4

Коэффициента 0,7 в СП 20 нет. Для плоской кровли m = 1,0, то есть нагрузка на покрытие равна полному весу снега на земле. Американская модель списывает 30% сразу — на сдувание ветром, подтаивание и краевые эффекты; российская снижает нагрузку только через ce, который по умолчанию равен 1,0 и уменьшается лишь при обоснованном расчёте сноса.

Уклон учитывают тоже по-разному:

СП 20 начинает снижать нагрузку уже с 25° и обнуляет её на 60°, ASCE — только с 30° и до 70°. На средних и крутых уклонах российская схема к скату мягче; общий итог всё равно оказывается выше из-за отсутствия множителя 0,7.

Одна кровля, посчитанная двумя способами

Дом в Москве (III район), скат 26,6° (уклон 6:12), металлочерепица, отапливаемый, площадь горизонтальной проекции 186 м² (2000 фут²), ce = 1,0, ct = 1,0.

СП 20.13330.2016
  m  = (60 - 26,6) / (60 - 25) = 0,955
  S0 = 1,0 x 1,0 x 0,955 x 1,5 = 1,43 кПа  (146 кгс/м2, 30 psf)
  нормативная суммарная = 1,43 x 186 = 266 кН  (27,2 тс)
  расчётная суммарная   = 266 x 1,4  = 373 кН  (38,0 тс)

ASCE 7-22 при pg = 31 psf, эквивалент III района
  pf = 0,7 x 31 = 21,7 psf = 1,04 кПа
  Cs = 1,0 при уклоне до 30 град -> ps = 1,04 кПа
  суммарная = 1,04 x 186 = 193 кН  (19,7 тс)

Разница 37% при одном и том же снеге на земле. Если взять цифру инструмента как есть, стропильная система выйдет недогруженной. Обратный приём тоже работает: чтобы получить российскую нормативную нагрузку через американскую формулу, подставьте pg, увеличенное примерно в 1,4 раза.

Снеговые мешки

Явление обе нормы описывают одинаково — ветер переносит снег к перепаду высот, парапету, надстройке или примыканию, и там образуется нанос с треугольной эпюрой.

ASCE 7 §7.7 считает высоту наноса как hd = 0,43 x lu^(1/3) x (pg + 10)^(1/4) − 1,5 в футах, а плотность снега выводит из pg: около 300 кг/м³ при pg = 35 psf, с верхним пределом 480 кг/м³.

СП 20, приложение Б (схемы Б.8–Б.11), задаёт протяжённость зоны повышенных отложений 2h, но не более 16 м, ограничивает коэффициент в вершине эпюры значением 4,0 и принимает удельный вес снега 2 кН/м³ (200 кг/м³). Плотность вдвое ниже американской, зато коэффициент до 4,0 даёт очень высокие местные нагрузки: при Sg = 1,5 кПа в мешке получается до 6 кПа (125 psf) — вчетверо больше, чем на основном скате.

Аналога минимальной снеговой нагрузки pm в СП 20 нет. Вместо неё нормируется отдельная временная нагрузка на покрытие по таблице 8.3, и в полном объёме со снегом она не суммируется.

Частые вопросы

Как перевести psf в кПа и кгс/м²?

1 psf = 0,0479 кПа = 4,88 кгс/м². Обратно: 1 кПа = 20,9 psf, 1 кгс/м² = 0,205 psf. Рабочий ориентир для устного счёта: 20 psf ≈ 1,0 кПа ≈ 100 кгс/м², то есть III снеговой район — это примерно 30 psf.

Почему инструмент даёт меньше, чем расчёт по СП 20?

Из-за коэффициента 0,7, которым ASCE сразу уменьшает вес снега на земле, и из-за более позднего снижения по уклону. Для отапливаемого дома со средним скатом разница составляет 30–40%. Инструмент калиброван под ASCE 7-22 и IBC §1608 и требования СП 20.13330.2016 не проверяет.

Учитывать ли ветровую нагрузку вместе со снеговой?

Да, но не в максимуме одновременно. Сочетания задаёт раздел 6 СП 20 с коэффициентами сочетаний, и снег с ветром входят в них с понижающими множителями. Ветровое давление w0 берут из раздела 11 того же документа — это другая карта, с районами Iа и I–VII, от 0,17 до 0,85 кПа.

Что делать, если снега выпало больше расчётного?

Организованная очистка. СП 17.13330.2017 требует предусматривать безопасный доступ на кровлю и снегозадержатели на скатах. Чистить нужно лопатой с мягкой кромкой, чтобы не повредить покрытие, и не сбрасывать снег на один участок нижнего покрытия — так снеговой мешок создают вручную.