Расчёт количества крепежа на 1 м² плоской кровли

By odinokov.k@yandex.ru Кровельный крепеж ГОСТ, крепеж, кровельный крепеж, проектирование, расчёт крепежа, СП Комментарии отключены

Как рассчитать количество крепежа на 1 м² плоской кровли?

Расчёт количества механического крепежа для плоской кровли — критически важная инженерная задача, непосредственно влияющая на надёжность и долговечность кровельной системы. Недостаточное количество крепежа приводит к отрыву гидроизоляционного ковра и теплоизоляционных плит под действием ветрового отсоса. Избыточное — к неоправданному удорожанию, увеличению количества мостиков холода и риску повреждения гидроизоляции в местах крепления. Методика расчёта базируется на определении ветровой нагрузки согласно СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» и последующем распределении крепежа по зонам кровли с учётом аэродинамических коэффициентов.

Методика расчёта по СП 20.13330.2016 (ветровая нагрузка)

Определение нормативного ветрового давления

Согласно п. 11.2 СП 20.13330.2016, нормативное значение ветрового давления w₀ принимается по карте 3 (приложение Е) в зависимости от ветрового района. Для территории РФ установлены следующие значения:

Ветровой район	Iа	I	II	III	IV	V	VI	VII
w₀, кПа	0,17	0,23	0,30	0,38	0,48	0,60	0,73	0,85

Расчёт пикового ветрового давления

Пиковое ветровое давление w_p на кровлю определяется по формуле (п. 11.1.8 СП 20.13330.2016):

w_p = w₀ × k(z_e) × c_p × γ_f

где:

w₀ — нормативное ветровое давление, кПа
k(z_e) — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (таблица 11.2 СП 20.13330.2016)
c_p — аэродинамический коэффициент внешнего давления (пиковое значение)
γ_f = 1,4 — коэффициент надёжности по ветровой нагрузке

Коэффициент k(z_e) для высоты здания z_e (тип местности B — городская застройка):

Высота z_e, м	5	10	20	40	60	100
k(z_e)	0,50	0,65	0,85	1,10	1,30	1,60

Аэродинамические коэффициенты для зон плоской кровли

Согласно приложению Д.1 СП 20.13330.2016, плоская кровля разбивается на зоны с различными аэродинамическими коэффициентами c_p:

Зона кровли	Обозначение	c_p (пиковый)	Ширина зоны
Угловая	F	–2,5	e/4 от угла
Краевая (торцевая)	G	–1,8	e/4 от края
Краевая (продольная)	H	–1,2	e/10 от края
Рядовая (центральная)	I	–0,5	Вся оставшаяся площадь

Параметр e = min(b; 2h), где b — ширина здания (меньший размер в плане), h — высота здания. Для здания 60×30 м и высотой 20 м: e = min(30; 40) = 30 м. Тогда ширина угловой зоны F = e/4 = 7,5 м, краевой G = 7,5 м, краевой H = e/10 = 3,0 м.

Формула расчёта количества крепежа

Базовая формула

Количество крепежа на 1 м² для i-й зоны кровли n_i (шт./м²) определяется по формуле:

n_i = w_p,i / N_доп

где:

w_p,i — пиковое ветровое давление для i-й зоны, кПа (кН/м²)
N_доп — допустимая нагрузка на один крепёжный элемент, кН

Допустимая нагрузка N_доп определяется по результатам испытаний конкретного типа крепежа в конкретном основании. Для телескопического крепежа РОКС в бетонном основании B25: N_доп = 0,4–0,6 кН. Для крепежа в стальной профилированный настил толщиной 0,7 мм: N_доп = 0,3–0,5 кН.

Общее количество крепежа

Общее количество крепежа на кровлю N_общ (шт.) определяется суммированием по зонам:

N_общ = Σ (A_i × n_i)

где A_i — площадь i-й зоны кровли, м².

Средний расход крепежа на 1 м² кровли:

n_ср = N_общ / A_общ

Расчёт количества крепежа на 1 м² плоской кровли

Примеры расчёта для разных ветровых районов

Исходные данные (общие для всех примеров)

Здание размером 60×30 м, высота 20 м, тип местности B. Крепёж телескопический РОКС в бетон B25, N_доп = 0,5 кН. Параметр e = 30 м. Площади зон:

Угловая зона F: 4 × (7,5 × 7,5) = 225 м²
Краевая зона G: 2 × (7,5 × 15) + 2 × (7,5 × 45) = 225 + 675 = 900 м²
Краевая зона H: 2 × (3,0 × 52,5) + 2 × (3,0 × 15) = 315 + 90 = 405 м²
Рядовая зона I: 1800 − 225 − 900 − 405 = 270 м²

Пример 1: Ветровой район I (Москва, w₀ = 0,23 кПа)

k(20 м) = 0,85. Пиковое давление по зонам:

w_p,F = 0,23 × 0,85 × 2,5 × 1,4 = 0,684 кПа
w_p,G = 0,23 × 0,85 × 1,8 × 1,4 = 0,493 кПа
w_p,H = 0,23 × 0,85 × 1,2 × 1,4 = 0,328 кПа
w_p,I = 0,23 × 0,85 × 0,5 × 1,4 = 0,137 кПа

Количество крепежа по зонам (N_доп = 0,5 кН):

n_F = 0,684 / 0,5 = 1,37 → 2 шт./м² (округление вверх)
n_G = 0,493 / 0,5 = 0,99 → 1 шт./м²
n_H = 0,328 / 0,5 = 0,66 → 1 шт./м²
n_I = 0,137 / 0,5 = 0,27 → 0,5 шт./м² (1 шт. на 2 м²)

N_общ = 225×2 + 900×1 + 405×1 + 270×0,5 = 450 + 900 + 405 + 135 = 1890 шт.

n_ср = 1890 / 1800 = 1,05 шт./м².

Пример 2: Ветровой район III (Санкт-Петербург, w₀ = 0,38 кПа)

k(20 м) = 0,85. Пиковое давление по зонам:

w_p,F = 0,38 × 0,85 × 2,5 × 1,4 = 1,131 кПа
w_p,G = 0,38 × 0,85 × 1,8 × 1,4 = 0,814 кПа
w_p,H = 0,38 × 0,85 × 1,2 × 1,4 = 0,543 кПа
w_p,I = 0,38 × 0,85 × 0,5 × 1,4 = 0,226 кПа

Количество крепежа по зонам:

n_F = 1,131 / 0,5 = 2,26 → 3 шт./м²
n_G = 0,814 / 0,5 = 1,63 → 2 шт./м²
n_H = 0,543 / 0,5 = 1,09 → 2 шт./м²
n_I = 0,226 / 0,5 = 0,45 → 0,5 шт./м²

N_общ = 225×3 + 900×2 + 405×2 + 270×0,5 = 675 + 1800 + 810 + 135 = 3420 шт.

n_ср = 3420 / 1800 = 1,90 шт./м².

Пример 3: Ветровой район V (Новороссийск, w₀ = 0,60 кПа)

k(20 м) = 0,85. Пиковое давление по зонам:

w_p,F = 0,60 × 0,85 × 2,5 × 1,4 = 1,785 кПа
w_p,G = 0,60 × 0,85 × 1,8 × 1,4 = 1,285 кПа
w_p,H = 0,60 × 0,85 × 1,2 × 1,4 = 0,857 кПа
w_p,I = 0,60 × 0,85 × 0,5 × 1,4 = 0,357 кПа

Количество крепежа по зонам:

n_F = 1,785 / 0,5 = 3,57 → 4 шт./м²
n_G = 1,285 / 0,5 = 2,57 → 3 шт./м²
n_H = 0,857 / 0,5 = 1,71 → 2 шт./м²
n_I = 0,357 / 0,5 = 0,71 → 1 шт./м²

N_общ = 225×4 + 900×3 + 405×2 + 270×1 = 900 + 2700 + 810 + 270 = 4680 шт.

n_ср = 4680 / 1800 = 2,60 шт./м².

Таблица коэффициентов для разных зон кровли

Зона	c_p	Ветровой район I (0,23 кПа)	Ветровой район III (0,38 кПа)	Ветровой район V (0,60 кПа)	Ветровой район VII (0,85 кПа)
F (угловая)	–2,5	2 шт./м²	3 шт./м²	4 шт./м²	6 шт./м²
G (краевая торцевая)	–1,8	1 шт./м²	2 шт./м²	3 шт./м²	4 шт./м²
H (краевая продольная)	–1,2	1 шт./м²	2 шт./м²	2 шт./м²	3 шт./м²
I (рядовая)	–0,5	0,5 шт./м²	0,5 шт./м²	1 шт./м²	1 шт./м²
Средний расход		1,05	1,90	2,60	3,50

Примечание: значения приведены для здания 60×30 м, высотой 20 м, тип местности B, N_доп = 0,5 кН. Для конкретного объекта требуется индивидуальный расчёт.

Практические рекомендации по расстановке крепежа

Расстановка крепежа в пределах зоны должна быть равномерной. Для угловой зоны F с n = 4 шт./м² шаг крепления составляет 0,5×0,5 м.
Минимальное расстояние от крепежа до края теплоизоляционной плиты — 15 мм, до края кровли — 100 мм.
При использовании телескопического крепежа с шайбой диаметром 50 мм минимальный шаг крепления — 150 мм (во избежание наложения шайб).
Для кровель с парапетом высотой более 600 мм аэродинамические коэффициенты могут быть снижены на 20–30% (по согласованию с автором проекта).
При высоте здания более 75 м требуется обязательное аэродинамическое моделирование в специализированных программных комплексах (ANSYS CFX, OpenFOAM).

Заключение

Расчёт количества крепежа для плоской кровли — многофакторная задача, требующая учёта ветрового района, высоты здания, типа местности и геометрии кровли. Представленная методика на основе СП 20.13330.2016 позволяет определить дифференцированное количество крепежа по зонам кровли, что обеспечивает надёжность при оптимальных затратах. Средний расход крепежа варьируется от 1,05 шт./м² для I ветрового района до 3,50 шт./м² для VII. Ключевой параметр — допустимая нагрузка на крепёж N_доп, которая должна быть подтверждена протоколами испытаний для конкретного типа крепежа и материала основания.

Нормативные документы

СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*»
СП 17.13330.2017 «Кровли. Актуализированная редакция СНиП II-26-76»
ГОСТ Р 56731-2015 «Анкеры механические для крепления в бетоне. Методы испытаний»
СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции»
ГОСТ Р 58199-2018 «Материалы кровельные полимерные. Методы испытаний»
ETAG 006 «Guideline for European Technical Approval of Mechanically Fastened Flexible Roof Waterproofing Systems»