Снеговая и ветровая нагрузки — это две главные внешние силы, под которые считается любой металлокаркас, и именно они чаще всего определяют сечения балок, ферм и колонн. Задаются они не «на глаз», а по СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия»: строительная площадка привязывается к снеговому и ветровому району, а из района берётся нормативное значение нагрузки. Ошибка на этом этапе тянется через весь расчёт и проектирование КМ — недобор ведёт к аварийному прогибу кровли под снегом, перебор — к лишнему металлу и удорожанию. Ниже — реальные районы, реальные значения и то, как они входят в расчёт каркаса.
СП 20.13330.2016 — откуда берутся нагрузки
Действующий документ по нагрузкам — СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» (актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*). Он делит территорию России на снеговые районы (I–VIII) и ветровые районы (Ia, I–VII). Район площадки определяется по картам районирования в приложении к своду правил, а не по «соседнему городу на память». Из района берётся два ключевых числа: вес снегового покрова Sg и нормативное ветровое давление w₀. Дальше эти базовые значения умножаются на коэффициенты, учитывающие форму кровли, высоту здания, тип местности и другие факторы.
Снеговые районы и вес снегового покрова
Снеговой район задаёт нормативный вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли. В СП 20.13330.2016 нормируемой величиной является именно вес снега на земле Sg со следующим рядом значений:
| Снеговой район | Sg, кПа | Sg, кгс/м² |
|---|---|---|
| I | 0,5 | 50 |
| II | 1,0 | 100 |
| III | 1,5 | 150 |
| IV | 2,0 | 200 |
| V | 2,5 | 250 |
| VI | 3,0 | 300 |
| VII | 3,5 | 350 |
| VIII | 4,0 | 400 |
Москва относится к III снеговому району (Sg = 1,5 кПа). Значение Sg — это ещё не нагрузка на кровлю: чтобы получить снеговую нагрузку на покрытие, вес снега на земле умножают на коэффициенты (см. ниже). Для двускатных, арочных и перепадных кровель картина распределения снега неравномерная — в ендовах и у перепадов высот образуются снеговые мешки, где нагрузка кратно выше средней.
Ветровые районы и ветровое давление
Ветровой район задаёт нормативное значение ветрового давления w₀. Оно соответствует скоростному напору ветра на стандартной высоте для открытой местности:
| Ветровой район | w₀, кПа | w₀, кгс/м² |
|---|---|---|
| Ia | 0,17 | 17 |
| I | 0,23 | 23 |
| II | 0,30 | 30 |
| III | 0,38 | 38 |
| IV | 0,48 | 48 |
| V | 0,60 | 60 |
| VI | 0,73 | 73 |
| VII | 0,85 | 85 |
Ветер действует не только напором на наветренную стену, но и отсосом на подветренной стороне и на кровле — по СП 20 это учитывается аэродинамическими коэффициентами, которые могут быть и положительными, и отрицательными. Для лёгких зданий с малым собственным весом (навесы, ангары из лёгкого металлокаркаса) ветровой отсос кровли нередко становится расчётным случаем — узлы крепления профлиста и прогонов проверяют именно на отрыв.
Как нагрузки входят в расчёт каркаса
Базовые значения из таблиц — это только исходная точка. В расчёт они попадают с набором коэффициентов по СП 20.13330.2016.
Снеговая нагрузка на покрытие получается умножением Sg на коэффициент формы μ (переход от снега на земле к снегу на кровле, зависит от уклона и профиля крыши), коэффициент сноса ветром cₑ и термический коэффициент cₜ. На пологих кровлях μ близок к 1, на крутых скатах снег частично сходит и μ уменьшается, а в зонах перепадов растёт.
Ветровая нагрузка складывается из средней и пульсационной составляющих. Средняя часть — это w₀, умноженное на коэффициент k, учитывающий высоту здания и тип местности (А — открытые побережья и степи; Б — городская и лесная застройка; В — плотная застройка зданиями выше 25 м), и на аэродинамический коэффициент c. Для высоких и гибких каркасов добавляется пульсационная составляющая от порывов ветра.
Отдельно все нагрузки умножаются на коэффициенты надёжности γf (для снега и ветра — 1,4) и собираются в невыгодные сочетания. Именно сочетание постоянных нагрузок (собственный вес, кровля) со снегом и ветром, а не каждая нагрузка по отдельности, определяет сечения элементов при расчёте ферм, балок и колонн.
Почему нельзя «заложить с запасом на глаз»
Занижение района — прямой путь к обрушению кровли в первую же снежную зиму: реальные аварии складских и торговых зданий почти всегда связаны либо с ошибкой в снеговом районе, либо с неучтённым снеговым мешком у перепада высот. Завышение — обратная крайность: лишний металл в каждой ферме и колонне на объекте в сотни тонн превращается в сотни тысяч рублей переплаты. Правильно — определить район по картам СП 20, честно посчитать коэффициенты под конкретную геометрию кровли и проверить сочетания нагрузок. Это работа раздела КМ, а не поправка «плюс 20 % на всякий случай».
На заводе «Ростайп» снеговые и ветровые нагрузки закладывают инженеры, которые ведут проект от расчётной схемы до чертежей КМ и КМД. Стоимость проектирования КМ и КМД — от 1 200 ₽/т: вы получаете каркас, посчитанный под ваш регион и вашу кровлю по СП 20.13330.2016, без аварийного недобора и без переплаты за лишний металл. Пришлите адрес площадки и габариты здания — определим районы и дадим расчёт нагрузок.
Частые вопросы
В каком снеговом районе находится Москва?
Москва относится к III снеговому району по СП 20.13330.2016. Нормативный вес снегового покрова для него составляет 1,5 кПа (150 кгс/м²) на 1 м² горизонтальной поверхности земли. Это исходное значение, которое при расчёте кровли умножается на коэффициенты формы, сноса снега ветром и термический.
Чем СП 20.13330.2016 отличается от прежних норм по снегу?
В СП 20.13330.2016 нормируемой величиной стал вес снегового покрова на земле Sg, а ряд снеговых районов расширен до восьми (I–VIII) со значениями 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5 и 4,0 кПа; уточнены и коэффициенты расчёта. Поэтому старые расчёты по СНиП 2.01.07-85* нельзя переносить на новые объекты без перепроверки по действующему своду правил.
Как ветровая нагрузка влияет на металлоконструкции?
Ветер создаёт напор на наветренную стену и отсос на подветренной стороне и на кровле. Для лёгких каркасов, навесов и ангаров ветровой отсос часто становится расчётным случаем — проверяют крепление профлиста, прогонов и анкеровку колонн на отрыв. Ветровое давление берётся из ветрового района (w₀ от 0,17 до 0,85 кПа) и умножается на коэффициенты высоты, типа местности и аэродинамики.
Можно ли заложить нагрузку с запасом, не привязываясь к району?
Нет. Занижение снегового района приводит к обрушению кровли под снегом, а завышение — к лишнему металлу и переплате в сотни тысяч рублей на крупном объекте. Район определяется по картам СП 20.13330.2016 для конкретной площадки, а коэффициенты считаются под геометрию кровли. Это задача раздела КМ, а не поправка на глаз.
Что такое снеговой мешок и почему он опасен?
Снеговой мешок — это зона повышенного скопления снега у перепадов высот кровли, парапетов, фонарей и в ендовах, где снег наметается ветром. Локальная нагрузка там кратно выше средней по кровле. Если её не учесть коэффициентом формы μ, элементы каркаса в этой зоне окажутся недогруженными расчётно и перегруженными фактически — это одна из типичных причин аварий.