Снеговые и ветровые нагрузки на металлоконструкции: расчёт по СП 20.13330

Обрушение кровли из-за снега, деформация стен от ветра — это не аварии из учебника. В феврале 2025 года в Подмосковье рухнула кровля склада площадью 2 000 м2 — каркас был рассчитан на 120 кг/м2, а фактическая снеговая нагрузка после ледяного дождя составила 280 кг/м2. Убыток: полная потеря здания и содержимого. Корень проблемы — ошибка в расчёте нагрузок.

Разберём, как правильно определить снеговые и ветровые нагрузки для здания из металлоконструкций, чтобы таких ситуаций не возникало.

Снеговые районы России: где сколько снега

СП 20.13330.2016 делит территорию России на 8 снеговых районов. Нормативная снеговая нагрузка — это вес снега на 1 м2 горизонтальной поверхности, который превышается в среднем 1 раз в 25 лет.

Расчёт снеговой нагрузки: формула и пример

Формула из СП 20.13330, п. 10.1:

S = Sg * Ce * Ct * mu

Где:

• Sg — нормативная снеговая нагрузка (из таблицы выше)
• Ce — коэффициент ветрового сноса (0,85-1,0). Для зданий в открытой местности, где ветер сдувает снег с кровли, Ce = 0,85. Для застроенной территории Ce = 1,0
• Ct — температурный коэффициент (0,8-1,0). Для неотапливаемых зданий Ct = 1,0. Для отапливаемых с уклоном кровли более 3 % и без снегозадержателей Ct = 0,8
• mu — коэффициент перехода от веса снегового покрова на земле к снеговой нагрузке на кровлю. Зависит от формы кровли и угла наклона

Пример расчёта для склада в Москве:

• Район: III, Sg = 1,5 кПа (150 кг/м2)
• Кровля: односкатная, уклон 5 % (3 градуса), mu = 1,0
• Местность: промзона, Ce = 1,0
• Здание неотапливаемое, Ct = 1,0

S = 1,5 * 1,0 * 1,0 * 1,0 = 1,5 кПа = 150 кг/м2 (нормативная)

Расчётная нагрузка: S * 1,4 = 210 кг/м2 (коэффициент надёжности 1,4 по СП 20)

При площади кровли 3 000 м2 суммарная снеговая нагрузка: 3 000 * 210 = 630 тонн. Именно на эту нагрузку должны быть рассчитаны фермы, прогоны и колонны.

Ветровые районы и типы местности

Россия разделена на 7 ветровых районов по СП 20.13330:

Но ветровая нагрузка зависит не только от района. Тип местности определяет, как сильно ветер ослабляется рельефом и застройкой:

• Тип А — открытое побережье, степь, аэродромы
• Тип B — пригородные зоны, лесные массивы, промзоны
• Тип C — плотная городская застройка выше 25 м

Разница между типами А и С для здания высотой 10 м — коэффициент k различается в 1,5-2 раза. Здание на открытом берегу реки испытывает вдвое большую ветровую нагрузку, чем такое же здание в центре промзоны.

Расчёт ветровой нагрузки на здание из МК

Средняя составляющая ветровой нагрузки по СП 20.13330:

wm = w0 * k(ze) * c

Где:

• w0 — нормативное ветровое давление (из таблицы)
• k(ze) — коэффициент, зависящий от высоты ze и типа местности. Для здания h=10 м, тип B: k = 0,65
• c — аэродинамический коэффициент. Для наветренной стены c = +0,8, для подветренной c = -0,6

Пример для склада в Брянске (h = 10 м):

• I ветровой район, w0 = 0,23 кПа
• Тип местности B (промзона), k = 0,65
• Наветренная стена: wm = 0,23 * 0,65 * 0,8 = 0,12 кПа (12 кг/м2)
• Подветренная стена (отсос): wm = 0,23 * 0,65 * 0,6 = 0,09 кПа

На первый взгляд, 12 кг/м2 — это мало по сравнению со снеговой нагрузкой 150 кг/м2. Но ветровая нагрузка — горизонтальная. Она создаёт изгибающий момент в базе колонны и определяет сечение колонн, связей и фундаментов. Для высоких зданий (h > 10 м) ветер становится определяющим фактором.

Как нагрузки влияют на расход стали и стоимость каркаса

На практике заказчики часто недооценивают связь между нагрузками и стоимостью. Вот конкретные цифры для здания 24×60 м, h = 10 м:

Разница между II и V районом — 62% по расходу стали. Именно поэтому нельзя применять типовой проект из Ростова (II район) в Перми (V район) без пересчёта. На нашем производстве каждый каркас рассчитывается под конкретный район строительства.

Второй нюанс — неравномерное распределение снега. У парапетов, перепадов высот и примыканий кровли к стенам снег скапливается с коэффициентом mu = 1,5-2,5. Это значит, что у парапета нагрузка может достигать 500 кг/м2 при нормативных 150 кг/м2. Прогоны и фермы в этих зонах усиливаются.

Частые вопросы

Какая снеговая нагрузка в Москве и Московской области?

III снеговой район. Нормативная нагрузка: 150 кг/м2 (1,5 кПа). Расчётная с коэффициентом надёжности 1,4: 210 кг/м2. При проектировании каркаса в Москве мы закладываем именно 210 кг/м2 на кровлю.

Как снеговая нагрузка влияет на стоимость каркаса?

Прямо. Увеличение нагрузки на 50 кг/м2 = рост расхода стали на 8-15% для ферм и прогонов. Для здания 3 000 м2 это плюс 10-20 тонн металла и 1,5-3 млн рублей к бюджету.

Нужно ли чистить снег с кровли?

Если каркас рассчитан на полную нагрузку — не обязательно. Но контролировать стоит: наледь после оттепели весит в 2-3 раза больше рыхлого снега. При уклоне кровли менее 15 градусов и частых оттепелях рекомендуем контроль толщины снежного покрова.

Какая ветровая нагрузка в Центральной России?

Большая часть ЦФО — I ветровой район, нормативное давление 0,23 кПа (23 кг/м2). Это умеренная нагрузка. Для сравнения: Новороссийск — III район, 0,38 кПа.

На что влияет высота здания при расчёте ветра?

Ветровая нагрузка растёт с высотой по параболическому закону. На 5 м — коэффициент 0,5-0,75, на 10 м — 0,65-1,0, на 20 м — 0,85-1,25. Для здания 12 м ветровая нагрузка на 30-60% выше, чем для здания 6 м. Поэтому высокие склады и цеха требуют более мощных колонн и связей.