Общеизвестно, что металлические здания прочны и долговечны и являются отличным вариантом для холодного и снежного климата. Однако для обеспечения максимальных преимуществ необходимо регулярно проводить техническое обслуживание крыши и уборку снега.
Для оптимизации использования металлических панелей в таких условиях учитывается ряд факторов. Например, необходимо изначально правильно спроектировать крышу, чтобы избежать зон смещения, холодных и горячих точек в кровельной системе, чтобы предотвратить замерзание и оттаивание воды, вызывающее образование льда.
Кроме того, крыши должны быть осмотрены до начала зимнего сезона, чтобы уже существующие проблемы с крышей можно было решить до того, как они станут серьезными, когда на крыше скопится снег и лед.
Хотя правильно спроектированные металлические крыши хорошо зарекомендовали себя в зимний период, обильные снегопады могут нанести вред зданиям любого типа. Такие ситуации могут представлять опасность для людей, живущих и работающих в таких зданиях и рядом с ними.
В этой статье мы рассмотрим погодные условия и соображения, которые могут повлиять на эксплуатационные характеристики металлических крыш и стен, а также изучим шаги, которые необходимо предпринять для смягчения любых потенциальных негативных последствий в районах, подверженных снегопадам и гололеду.
1. Предвидение снеговой нагрузки
В местах, где выпадает снег, снег скапливается на всех типах крыш, что приводит к увеличению веса конструкции. Этот повышенный вес (снеговая нагрузка) опасен для конструкции и ее обитателей. Если вес снега или скопившейся воды от талого снега превышает несущую способность конструкции, это приводит к разрушению крыши или даже всей конструкции.
С точки зрения инженерно-строительного проектирования металлическая крыша должна учитывать требуемые нормами уровни накопления снега для конкретного места расположения здания. Этот показатель варьируется от 4,5-9 кг на квадратный фут (psf) до более 18 кг на квадратный фут. Инженер может спроектировать конструкцию крыши, чтобы определить нагрузки, действующие на крышу в зависимости от снеговой нагрузки. Обратитесь к Международным строительным нормам и правилам (IBC), а также к государственным и местным нормам для получения рекомендаций в зависимости от вашего местоположения.
Кроме того, следует отметить, что количество снега не может быть легко переведено из-за различий в плотности снега (т.е. легкий и пушистый против мокрого и тяжелого). Поэтому консервативной оценкой может считаться что-то менее 2,2 кг на квадратный фут на дюйм глубины для очень мокрого или тяжелого снега.
Если крыша рассчитана на снеговую нагрузку в 9 кг на квадратный фут, то любое скопление снега более 4-5 дюймов может стать причиной для конструктивного беспокойства. Инженер-строитель может определить несущую способность здания и разумный диапазон плотности и веса снега. Главное – знать, какой вес может выдержать ваше строение, и убирать снег, чтобы поддерживать его в безопасных пределах.
2. Предотвращение сползания снега
Скопившийся снег может соскальзывать вниз по скату крыши (сбрасываться) и причинять травмы людям и ущерб имуществу. Однако сбрасывание снега необходимо для того, чтобы снеговая нагрузка не скапливалась за пределами конструктивных ограничений здания.
Баланс между снеговой нагрузкой и сбрасыванием необходим и требует учета географических факторов, а также факторов, связанных со строительными материалами и конструкцией крыши. Уклон крыши может существенно повлиять на все аспекты накопления снега на крыше. Крыши с большим уклоном, т.е. более 3:12, могут ускорить сползание снега с опасными последствиями.
Например, скопившийся снег, упавший на наружный газопровод, может разорвать трубы, что может стать причиной пожара при малейшем источнике воспламенения. Кроме того, вес сползающего снега может привести к тому, что сосульки, образовавшиеся на карнизах под действием силы и веса сползающего снега, упадут на людей и имущество внизу.
С другой стороны, крыши с малым уклоном (менее 3:12) оказывают меньшее сопротивление скольжению из-за малого количества трения. Полосы и тиснение на металлической кровле обеспечивают лучшее сопротивление скольжению, особенно при движении траверсом к склону.
Хотя это может показаться сложной процедурой, на крутосклонной крыше рекомендуется устанавливать металлические панели со снегозадерживающими устройствами. Это позволит естественным образом сбрасывать снег и лед с крыши и защитит конструкцию от чрезмерной снеговой нагрузки.
3. Предотвращение образования ледяных плотин
Ледяные плотины это гребни льда, которые образуются на краю крыши. Они препятствуют стеканию тающего снега с крыши, что приводит к дорогостоящему ущербу для строений. Для предотвращения образования ледяных плотин очень важно понимать причины их возникновения, чтобы предпринять соответствующие шаги.
Большинство ледяных плотин образуется в результате дефектов воздушного барьера здания. Когда теплый воздух из помещения выходит через крышу, обшивка крыши нагревается. Повышение температуры приводит к таянию нижнего слоя снега, находящегося сверху.
Ледяные плотины на металлической крыше
Растаявший снег движется вниз по склону крыши к карнизу и замерзает в лед. По мере того как этот процесс продолжается, лед утолщается и принимает форму ледяных плотин, задерживающих воду, которая может попасть в швы между панелями и вокруг окладов.
Эти блокировки могут привести к накоплению воды и образованию резервуара, который может повредить кровельную систему или протечь из-за чрезмерного скопления снега и льда. Кроме того, на настиле крыши можно использовать отслаивающуюся и приклеивающуюся мембрану, расположенную от карниза до примерно 3 футов вверх по склону от наружной стены.
Профилактические меры, такие как обрамление крыши фермами с приподнятыми пятками, также могут помочь предотвратить образование ледяных плотин. Идеально избегать включения ендов и водостоков, которые находятся на уровне или выше плоскости кровли. Это должно быть приоритетом при проектировании, установке и обслуживании металлической крыши.
4. Используйте удерживающие системы
Системы удержания, такие как снегозадержатели, решетки или ограждения, могут заставить снег и лед полностью растаять или падать с крыш в небольших количествах. Такие варианты могут снизить риски, связанные с внезапным сходом лавин с крыши. Важно, чтобы системы снегозадержания были тщательно спроектированы и правильно установлены.
5. Защитите крепления крыши
Сила сползающего снега достаточно велика, чтобы сорвать навесное оборудование, например, вентиляционные отверстия. Чтобы предотвратить это, следует уменьшить нагрузку на сдвиг, установив жесткие вентиляционные трубы как можно выше по скату крыши. В противном случае трубы должны быть защищены системой снегозадержания.
6. Правильное удаление снега
Скопление снега на крыше может оказаться опасным для безопасности нагрузок. Поэтому после зимнего шторма необходимо убирать снег, чтобы обеспечить безопасный уровень нагрузки. Это особенно важно для старых домов, где плохая изоляция чердака может привести к образованию ледяных плотин.
Однако при уборке снега следует соблюдать осторожность, т.е. использовать металлические или острые инструменты, поскольку это может привести к серьезным повреждениям металлической крыши. Эксперты советуют убирать только излишки снега, оставляя на крыше тонкий слой, который будет таять и рассеиваться сам по себе. Кроме того, снег следует удалять равномерно со всей поверхности крыши, начиная с мест скопления сугробов и затем равномерно перемещаясь по крыше.
7. Дополнительное внимание
1. Материал крыши и цвет поверхности
Металлические крыши могут быстро поглощать тепло и эффективно его излучать. Более темные цвета могут усилить эффект поглощения солнечного излучения. Однако снегу становится трудно оставаться твердым, когда ультрафиолетовое излучение сочетается с потерей тепла через крышу.
Поэтому, чтобы предотвратить образование ледяных плотин, кровельная система должна быть надлежащим образом герметизирована и изолирована. В противном случае это может привести к образованию ледяных плотин, а постоянное таяние и повторное замораживание снега может привести к образованию ледяных слоев, способствующих сползанию снега, независимо от материала или цвета крыши.
2. Водонепроницаемость
Малоуклонная крыша должна иметь водонепроницаемые швы панелей, чтобы предотвратить просачивание воды (талого снега) внутрь конструкции. Следует рассмотреть возможность использования панелей, прошедших испытание на напор воды ASTM 2140 или испытание на воду FM 4471 Appendix G, а также следует рассмотреть возможность использования водостойкой подложки для всех скатов крыши.
3. Планировка крыши
Такие конструкции крыши, как ендовы и изменения уклона, могут привести к накоплению снега и увеличению снеговой нагрузки. Конструкция крыши склонна к дисбалансу скользящего снега, если мансардные окна простираются с большой площади крыши и если одна площадь значительно больше другой.
Такой дисбаланс может привести к разрыву стоячих швов и смещению панелей. Кроме того, сползающий снег может оставаться за блоками HVAC, на стенах по периметру и за солнечными и фотоэлектрическими (PV) панелями.
4. Обслуживание крыши
В регионах, где выпадает много снега, крайне важно регулярно проводить осмотр и техническое обслуживание крыш. Удаление стоячего снега и предотвращение образования ледяных плотин имеет решающее значение для предотвращения повреждения металлических панелей.
5. Гарантийные обязательства
При возникновении проблем лучше обратиться к производителю кровельного материала за рекомендациями и гарантийными обязательствами. Рекомендуется проверить гарантию производителя металлических панелей, чтобы убедиться, что не используются продукты или инструменты, которые аннулируют гарантию на продукт.
Часто задаваемые вопросы
Как рассчитать снеговую нагрузку при укладке металлических кровельных панелей в более холодных регионах?
С точки зрения инженерно-строительного проектирования металлическая кровля должна учитывать требуемый нормами уровень накопления снега для конкретного места расположения здания. Этот показатель варьируется от 4,5-9 кг на фут до более 18 кг на фут. Рекомендуется ознакомиться с Международными строительными нормами и правилами штата и местными нормами для получения рекомендаций в зависимости от вашего местоположения.
Что такое ледяные плотины?
Ледяные плотины – это гребни льда, которые образуются на краю крыши. Они препятствуют стеканию тающего снега с крыши, что приводит к дорогостоящему ущербу для конструкции.
Каковы некоторые примеры систем удержания на крышах?
Некоторые из примеров – снегозадержатели, решетки, ограждения и т.д., благодаря которым снег и лед полностью тают или падают с крыш в небольшом количестве.
10 распространенных дефектов кровли и как их предотвратить
Лучшие 1О кровельных гонтов для строительства зданий
Читайте далее:- 21 тип плотин в строительстве.
- Разрушение плотины в Остине: Одна из крупнейших катастроф в истории США.
- Топ-5 крупнейших провалов плотин в мире.
- Предварительно спроектированные металлические здания – последние тенденции.
- Мосульская плотина в Ираке: Самая опасная плотина в мире.
- Причины разрушения земляных плотин.
- 10 распространенных дефектов кровли и как их предотвратить.