Щоб дах не віднесло як перемогти вітрові навантаження, будівельний журнал
«Зірвало дах!». На жаль, в зведеннях новин різних регіонів нашої країни ця фраза зустрічається із завидною регулярністю. Особливо навесні і восени. І мова йде не про переносному значенні, а про реальні аварійних ситуаціях з покрівлями, які не витримують вітрові навантаження, особливо високі, в період міжсезоння. Нерідко в зону ризику потрапляють покрівлі комерційних будівель великих площ. Недостатня увага до обліку вітрових навантажень може вивести їх з ладу раніше терміну, вимагати проведення дорогих ремонтних робіт і навіть повної заміни конструкції. Хто винен, і що робити? Розбираємося в нюансах проблеми і способи уникнути ризиків, пов'язаних з вітровими навантаженнями.
Як з'являються аварійні покрівлі
Торгово-розважальні центри, мега-моли і логістичні парки, як правило, мають плоскі покрівлі великих площ. Для їх пристрою ідеально підходять полімерні мембрани. Легка вага, швидкість, технологічність і пожежна безпека монтажу, високі ізоляційні характеристики, міцність і здатність зберігати свої експлуатаційні властивості протягом усього терміну між капітальними ремонтами - все це забезпечило їм велику затребуваність при зведенні об'єктів комерційної нерухомості.
За словами фахівців, звести всі переваги покрівельного матеріалу нанівець можуть помилки при проектуванні і монтажі, в тому числі відсутність адекватних вітрових розрахунків.
Інженери Служби Якості Корпорації ТехноНІКОЛЬ (один з найбільших міжнародних виробників надійних і ефективних будівельних матеріалів) досліджують об'єкти на яких гідроізоляція передчасно вийшла з ладу. Найчастіше причиною стало саме недостатня увага до вітрових навантажень. Так, на об'єктах, де стався зрив покрівельного матеріалу, зафіксовані такі типові помилки:
в 17% випадків - неправильна установка кріплення;
в 26% випадків - невідповідне реальним потребам кількість кріплення в вітрових зонах;
в 27% випадків - неправильно прораховані розміри вітрових зон;
в 30% випадків - помилки при влаштуванні примикання до парапету.
Експерти стверджують, що сьогодні практично кожна третя покрівля з килимом з полімерних мембран вУкаіни монтується без урахування реальних вітрових навантажень і автоматично потрапляє в зону ризику. Справа в тому, що формально при цьому нормативні вимоги дотримуються, але методика розрахунку механічного кріплення покрівельних матеріалів, прописана в СП 17.13330.10 Покрівлі, в кілька разів по жорсткості вимог поступається Європейським стандартам і не завжди відображає реальний стан справ.
«Бувають ситуації, коли за нашими нормативами достатньо всього двох кріплень на квадратний метр покрівлі, в той час як докладні вітрові розрахунки за європейськими стандартами зажадали б чотирьох-п'яти. Пристрій більш надійної вітрової захисту збільшує вартість і трудомісткість монтажу. Багато підрядники воліють економити на даному етапі, не замислюючись про наслідки, так і з'являються аварійні покрівлі », - розповідає представник підрядної організації« МастерКров »Роман Астахов.
Світовий досвід для надійності українських покрівель
Про проблему вітрових навантажень на плоскі покрівлі в нашій країні серйозно задумалися ще в 60-х роках минулого століття. Тоді почали будувати теплові електростанції, на покрівлях яких розміщувалися потужні котли. Будинки вище 80 метрів мали покрівлі шириною до 60 і довжиною до 500 метрів. Як правило, ТЕС будували на околицях або на видаленні від міст, а іноді і на узвишші - в місцевостях, відкритих вітрам. При цьому, якщо скатні покрівлі вітер прагне привернути, то плоску він норовить вирвати. Для захисту від пошкоджень необхідно застосовувати спеціальні заходи.
Сьогодні методики, передбачені українськими нормативами, дозволяють прораховувати вітрові навантаження на прямокутні «правильні» покрівлі. Найбільші ж проблеми виникають при проектуванні багатофункціональних центрів з покрівлями фантазійних архітектурних форм - круглих, фігурних і т.д. або будівель з корпусами різної висоти. У цьому випадку розрахунки виходять дуже наближеними. В ідеалі для нестандартних покрівель особливо в регіонах з високою вітрової навантаженням рекомендується проводити окремі випробування із застосуванням аеродинамічної труби. Адже для точних вітрових розрахунків важливі багато показників: регіон будівництва, оточення, висотність, а також характеристики конкретного покрівельного матеріалу і комплектуючих. Але проведення випробувань для кожного об'єкта суттєво здорожує будівництво.
У західних країнах ця проблема добре вивчена. Європейські та північноамериканські методики дозволяють проводити розрахунки з урахуванням всіх нюансів середовища, архітектури та характеристик конкретного матеріалу, способів кріплення. Тепер вітрові розрахунки за міжнародними стандартами широко доступні і українським будівельникам. Корпорація ТехноНІКОЛЬ в минулому році запустила глобальну платформу Roof Calculator, яка на сьогоднішній день активно застосовується для розрахунку вітрових навантажень в 12 країнах світу (Росія і 11 Європейських країн, куди компанія активно експортує полімерні мембрани).
«Roof Calculator розроблявся спільно з європейськими інженерами і заснований на методі розрахунку Eurocode. Він враховує величезну кількість параметрів конкретного об'єкта, і, що важливо, алгоритм розрахунку прив'язаний до реальних характеристиками покрівельного матеріалу і кріплення, - розповідає керівник Інженерно-технічного центру ТехноНІКОЛЬ Дмитро Міхайліді. - Властивості матеріалів, які ми зв'язали з методом розрахунку по Eurocode, отримані в результаті випробувань полімерних мембран і кріпильної системи ТехноНІКОЛЬ на опір вітровим навантаженням за європейською методикою ETAG 006 в лабораторіях Голландії і Швеції ».
CAD комплекс, включений в програму, дає можливість креслити і прораховувати покрівлі будь-яких форм з урахуванням розстановки світлових ліхтарів, внутрішніх двориків, різних неоднорідностей, а також робити вітрові розрахунки тільки для певного фрагмента покрівлі. Інструмент може застосовуватися для різних видів покрівель по конструкції і по типу кріплення гідроізоляційного матеріалу. Програма вимагає наявності певних навичок, тому вітрові розрахунки для клієнтів проводять кваліфіковані інженери Проектно-розрахункового центру ТехноНІКОЛЬ.
«До важливості і обов'язковості проведення адекватних розрахунків вітрових навантажень я прийшов через власний досвід, можна сказати, гіркий, - зазначає представник підрядної організації« МастерКров »Роман Астахов. - Коли 8 років тому починав займатися монтажем полімерних покрівель, я цього фактору надавав мінімальне значення. В результаті нерідко вже через рік - два після монтажу на дахах спостерігалися процеси старіння, а іноді і зовсім відбувалися аварійні ситуації, які виливалися в претензії від замовника. Roof Calculator дозволяє отримати максимально вірні розрахунки і повні рекомендації по розміщенню кріпильних елементів з урахуванням ширини полотна, виду профільованого листа і т.д. Звичайно, трудомісткість при цьому збільшується, зате тепер я повністю спокійний за отриманий результат ».
Рішення для зон з високою вітрової навантаженням
Жити на березі моря або озера мріють дуже багато. Тим часом, такі райони потрапляють в зони з підвищеною вітрової навантаженням. До них же відносяться відкриті місцевості з мізерною рослинністю: степи, тундра, пустелі і напівпустелі. СП 20.13330 «Навантаження і впливи» передбачає районування території нашої країни на зони по тиску вітру. На карті видно, що велика частина розташована в I-III зонах, а в відмічені різними відтінками червоного зони підвищеного тиску вітру (V і вище) входять в основному території, які омиваються океанами і Чорноморське узбережжя.
Саме належність району до певної зоні по тиску вітру - головний параметр, який повинен враховуватися в вітрових розрахунках. Зрозуміло, в зонах з підвищеними вітровими навантаженнями повинні застосовуватися особливо стійкі до них рішення.
Для покрівель об'єктів комерційної нерухомості в різних регіонах нашої країни дуже часто вибирають системи з механічним кріпленням полімерної мембрани. Покрівельний килим в них стійкий до деформацій підстави (що особливо актуально для покрівель по профлисту) і до механічних пошкоджень, його монтаж не вимагає пристрою захисної стяжки і відрізняється високою швидкістю. Але для забезпечення надійності таких покрівель в зонах підвищених вітрових навантажень іноді потрібно дуже велика кількість кріпильних елементів. Так як встановлювати їх необхідно в напустках мембран, стандартні рулони покрівельного матеріалу доводиться ділити на більш вузькі, що значно збільшує число зварних швів і трудомісткість монтажу.
Наскільки застосування даної системи може знизити трудомісткість монтажу і скоротити витрату матеріалів в зонах з підвищеною вітрової навантаженням, можна подивитися на конкретному прикладі.
Нижче наведено розрахунок вітрових навантажень для покрівлі зі стандартним механічним кріпленням об'єкта в м Петропавловськ-Камчатський.
* Розрахунки виконані в платформі ТехноНІКОЛЬ «Roof Calculator» для точного розрахунку вітрових навантажень.
Щоб забезпечити стійкість до вітрових навантажень потрібно розрізати мембрани на більш вузькі смуги по 0,7 м. І 0,5 м. Для кріплення теплоізоляції необхідні додаткові 3 кріпильних елемента на м2. Тобто кількість кріплення на м2 в кутовий зоні складе 20,24; в крайовій зоні - 15,5; а в центральній - 12. За фактом ширина смуг мембрани буде ще менше, тому що розрахунок рекомендує додавати ряд кріплення по центру полотна мембрани.
Розглянемо застосування індукційної системи на прикладі того ж об'єкта в м Петропавловськ-Камчатський.
Як бачимо, ширина полотен збільшилася до 2,1 м, а кількість зварних швів знизилося в чотири рази.
Як бачимо, недостатня увага до вітрових розрахунками може спричинити серйозні наслідки, в той же час дотримання всіх вимог дозволить полімерної покрівлі прослужити довгі роки.