Кровля для снежной зимы

Русскую зиму невозможно представить без снежных шапок на деревьях и крышах. В некоторых регионах снег не тает до весны, создавая дополнительные проблемы не только городским коммунальщикам, но и владельцам частных домов, которые могут рассчитывать только на себя. И лишь тем из них, кто думал о зиме на этапе проектирования и строительства дома, не страшны никакие капризы погоды.

Снег в России – это визитная карточка зимы, поэтому кровля любого коттеджа должна быть рассчитана на значительные снеговые нагрузки. «Параметры кровли, позволяющие ей удержать на себе вес снега, закладываются на этапе строительства дома, – говорит Василий Десятун, руководитель департамента кровельных систем Группы компаний Металл Профиль, ведущего производителя кровельных и фасадных систем в России. – Стропильная система, а также стены дома, на которые она опирается, должны выдерживать не только вес самой кровли с покрытием и людей, которые будут подниматься на крышу для проверки ее состояния и ремонта, но и вес снега зимой, а также нагрузку, создаваемую порывами ветра».

Всё сказанное – более чем серьезно, поэтому никогда не следует возводить кровлю «на глазок»: последствия подобного подхода могут быть печальны. Лучше всего доверить расчет стропильной системы и всей кровельной конструкции специалистам. Мы же остановимся на некоторых общих моментах, о которых полезно иметь представление любому домовладельцу.

Инженерные «хитрости»

Вопреки распространенному среди обывателей мнению, скаты на кровле делаются не «для красоты». «Крыша у нас на доме плоская, поэтому после каждого снегопада ее приходится чистить, иначе может и не выдержать», – делится опытом домовладелец Владимир Харитонов (Владикавказ).

Увеличение уклона кровли помогает существенно снизить снеговую нагрузку. Например, для двускатной кровли с уклоном 45° снеговая нагрузка на севере Московской области равна 130 кгс/м², что вдвое ниже нагрузки на кровлю с уклоном 30°. При уклонах больше 60° снеговая нагрузка вообще не учитывается. Однако при этом нельзя забывать и о ветровой нагрузке: она, напротив, растет с увеличением уклона. В регионах с сильными и порывистыми ветрами стропильной системе придется противостоять периодическим рывковым нагрузкам в горизонтальной плоскости. Так, совсем недавно, в конце декабря 2011 года, в Ставрополе ветер срывал кровли с многих домов, зачастую – вместе с обрешеткой. Поэтому для каждого региона приходится искать «золотую середину».

Кроме того, если угол будет слишком большим, кровля получится «золотой» за счет увеличения расхода материалов. Например, площадь кровли с уклоном 60° в 1,7 раза больше площади аналогичной кровли с уклоном 30°.

Имеет значение и тип кровельного покрытия. Если угол будет слишком маленьким для данного типа материала, через стыки отдельных его фрагментов может просачиваться вода. В общем случае уклон может колебаться в широких пределах – от 5° до 60°. Для наиболее распространенных двускатных крыш рекомендуется выбирать угол в диапазоне от 20° до 45°. Если при этом используется покрытие из тонколистовой стали (например, металлочерепица), то угол следует делать не менее 12°.

Вообще, металлочерепица – предпочтительный вариант для регионов с продолжительной зимой и обильными снегопадами. Этот кровельный материал отличается нулевой гигроскопичностью (способностью впитывать влагу) и, в отличие от покрытий на битумной основе, прекрасно выдерживает низкие температуры. Именно поэтому он популярен в скандинавских странах, где не такой мягкий климат, как в центральной и южной Европе. Опасения же некоторых домовладельцев относительно протечек между листами металлочерепицы беспочвенны. «Правильно смонтированные листы кровельного покрытия плотно прилегают друг к другу, поэтому влага между ними не просачивается. Кроме того, гидроизоляция под кровельным покрытием укладывается внахлест, – объясняет Василий Десятун (ГК Металл Профиль). – А применение специальных саморезов с окрашенной головкой и гидроизоляционной ЭПДМ-прокладкой полностью исключает проникновение влаги через крепежные отверстия. Поэтому правильно смонтированная кровля не боится протечек».

Если крыша имеет сложную конфигурацию, это также необходимо учесть в расчетах. Особенно это важно, если на кровле много так называемых «снежных мешков». «Такие участки подвержены наибольшей нагрузке в течение всей зимы, поэтому необходимо уделить особое внимание прочности несущих конструкций в этих местах, – говорит специалист. – Не менее важна гидроизоляция: обычно в ендовах делают дополнительный перехлест мембраны, а ее стыки проклеивают монтажной лентой. То же самое делается и под элементами сопряжения. Тогда во время оттепелей и весной вам не придется бороться с постоянными протечками».

Вообще, качество гидроизоляции утеплителя – очень важный фактор. Монтировать пленки и мембраны нужно с провисом, т.к. они могут натягиваться из-за температурной деформации, затрудняя сток воды. Однако дешевые пленки с микроперфорацией имеют свойство промокать при соприкосновении с утеплителем, а поскольку зазор между ним и кровельным покрытием невелик, уследить за соблюдением дистанции по всей площади кровли практически невозможно, поэтому протечки неизбежны. Победить их позволяет применение лишенных вышеописанного недостатка гидроизоляционных мембран: например, Tyvek, которые к тому же обладают хорошей паропроницаемостью.

«Спроектировать усиленную конструкцию кровли, учитывающую по стропильной системе снеговую нагрузку – не проблема, – добавляет частный архитектор Николай Васенев. – Есть технические требования, есть соответствующие знания. Более того, во многих архитектурных стилях снег на крыше является дополнительным украшением. К примеру, шале проектируют так, чтобы снег оставался на кровле, ведь это еще и дополнительное утепление, а зимы в России суровые».

Снег на голову

Итак, снегу на кровле быть. Однако если его выпадет слишком много, тогда вся эта масса может сползти с крыши. А масса, как мы помним, совсем не маленькая. Поэтому необходимо заранее, при возведении кровли, позаботиться о безопасности людей и сохранности имущества: например, о припаркованных у дома автомобилях. Для этой цели служат трубчатые снегозадержатели, которые разрезают снежную массу. В этом случае она не обрушивается с крыши лавиной, а сходит равномерно, небольшими частями.

Трубчатые снегозадержатели монтируют по периметру кровли выше карнизного свеса (чтобы снеговая нагрузка распределялась выше карниза), а также над мансардными окнами (для этого используются специальные снегозадержатели длиной 1 м) и на каждом уровне многоуровневых кровель. При большой длине ската крепят еще один дополнительный ряд снегозадержателей, т.к. один ряд может не выдержать большой снеговой нагрузки. Также можно установить планку снегозадержателя, которая предотвращает осыпь мелкой ледовой и снеговой крошки. «Подробные инструкции по монтажу снегозадержателей и других элементов безопасности можно найти на нашем сайте (www.metallprofil.ru)», − добавляет Василий Десятун.

Не снегом единым

Как известно, периоды холодов иногда сменяются потеплениями, и тогда скопившийся на крыше снег начинает постепенно превращаться в воду. Если кровельное покрытие обладает высокой гигроскопичностью (например, как популярная в Европе цементно-песчаная черепица), то оно впитывает влагу, которая при следующем похолодании замерзает, разрушая хрупкий материал. Конечно, результат этого явления проявляется не сразу, но после определенного числа циклов замерзания-оттаивания – обязательно.

Таким образом, для подготовки крыши к русской зиме необходимо не просто правильно ее рассчитать, но и грамотно подобрать кровельное покрытие, которое не побоится холода и высоких нагрузок зимой, а также влаги по весне. «Кровля – это система, где все элементы взаимосвязаны друг с другом. От срока службы кровельного покрытия напрямую зависит срок эксплуатации всей кровли. В условиях русской зимы покрытие должно быть одновременно и прочным, и защищенным от атмосферных воздействий, в частности – коррозии. Популярная в прошлом оцинковка, к сожалению, не отвечает второму требованию. Ее способность противостоять коррозии не превышает 10 лет. Поэтому сегодня на смену оцинковке пришла сталь с современными полимерными покрытиями, из которой изготавливают профилированный лист и металлочерепицу», – рассказывает Василий Десятун.

Современные технологии позволяют создавать материалы, на которые производитель дает расширенную гарантию. Например, металлочерепица NormanMP сопровождается 10-летней гарантией, при этом, благодаря нормированным характеристикам и жесткому контролю качества, реальный срок ее службы может исчисляться десятилетиями. Существуют и варианты для домовладельцев, которые хотят иметь аутентичную кровлю: например, металлочерепица с покрытием Granite Cloudy, имитирующим натуральную черепицу.

Чудеса погоды предсказать невозможно. И чтобы каждый приход холодов и снегопадов не был похож на неожиданное стихийное бедствие, нужно задуматься о грядущих зимах еще на этапе строительства дома. Избежать возможных проблем, связанных со снегом на кровле, позволит грамотный расчет стропильной системы, правильный выбор кровельного покрытия и конфигурации кровли, а также использование элементов безопасности.

Пресс-служба Группы компаний Металл Профиль

В качестве небольшого упражнения давайте проверим, действительно ли так велика снеговая и ветровая нагрузка на кровлю. Для этого вычислим ее в пересчете на квадратный метр «классической» двускатной кровли дома, расположенного на севере Московской области, скаты которой имеют уклон α=30° к горизонту. Практика показывает, что для двускатных крыш с таким уклоном существенную роль играет увеличение снеговой нагрузки за счет работы ветра, переносящего значительные массы снега на подветренную сторону кровли. Так что расчет позволит нам получить максимальную оценку для снеговой нагрузки на двускатную крышу с металлическим покрытием, соответствующую рекомендуемому диапазону углов наклона.

СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» предписывает рассчитывать значение снеговой нагрузки перемножением расчетного веса S снегового покрова на квадратном метре горизонтальной поверхности земли на коэффициент μ, позволяющий перейти в расчетах от горизонтальной поверхности к наклонной. Для кровель различной конфигурации коэффициент μ рассчитывается по-разному. Это связано с тем, что в общем случае снег не образует равной толщины покров по всей поверхности кровли: он имеет тенденцию скатываться с кровли, скапливаться в снежных мешках над ендовами, в углублениях, нишах, около декоративных и функциональных элементов, а также на подветренной стороне кровли. Там, где окажутся дополнительные сугробы, будет повышенная нагрузка на несущие конструкции, которую необходимо учитывать при строительстве. Подробные разъяснения по методике расчета можно найти в пп. 5.3-5.6 и обязательном Приложении 3 к СНиП 2.01.07-85.

В нашем, наиболее простом случае с двускатной кровлей методика расчета следующая. Для уклонов менее 25° принимается μ=1. Для уклонов более 60° принимается μ=0. Для промежуточных значений 25°<α<60° значение коэффициента определяется линейной интерполяцией, т.е. по простой формуле:

μ=(60°-α)/(60°-25°)

Для уклона в 30° получим:

μ=(60°-30°)/(60°-25°)=0,86

Поскольку нам нужно оценить максимальную нагрузку, возьмем наибольшее значение:

μ = 1,25*0,86=1,08.

Расчетное значение веса снегового покрова на горизонтальной поверхности можно определить, используя карту из Приложения 5 СНиП 2.01.07-85:

Снеговые районы Российской Федерации (расчетное значение веса снегового покрова S_g на 1 м² горизонтальной поверхности земли):

Каждому из восьми выделенных на карте снеговых районов соответствует определенный нормативный вес снегового покрова. Для нашего случая (север Московской области, район IV) он равен 240 кгс/м². А с учетом коэффициента μ:

240*1,08≈260 кгс/м².

Полученная цифра эквивалентна давлению, которое оказывала бы на кровельную конструкцию небольшая чугунная ванна, наполненная водой (весом около 90 кг и объемом порядка 150–170 литров). А теперь представьте, что в течение нескольких зимних месяцев с подветренной стороны вашего дома на каждом квадратном метре кровли установлено по одной такой «ванне»!

Снеговая нагрузка должна учитываться вместе с ветровой, методику расчета которой можно найти в разделе 5 СНиП 2.01.07-85. Здесь мы не будем подробно останавливаться на этом вопросе, т.к. для нашей географической зоны значение будет невелико по сравнению с давлением снега: всего 15 кгс/м² против 260 кгс/м², т.е. меньше 5,5% от суммарной нагрузки. Однако не стоит расслабляться, т.к. для других регионов значения могут быть иными. Например, для юго-запада Ставропольского края это будет 48 (ветер) против 128 (снег), т.е. около 30% от интенсивности суммарного воздействия на кровлю будет приходиться на долю ветра.